KR102521243B1 - 권철심 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

권철심은, 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터 피막이 외측이 되도록 성형한 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층함으로써 구성된 권철심이며, 굽힘 가공체는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공한 굴곡 영역과, 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역을 갖고, 측면에서 볼 때, 상기 굴곡 영역에 존재하는 변형 쌍정의 수가, 상기 굴곡 영역에 있어서의 상기 판 두께 방향의 중심선의 길이 1㎜당 5개 이하이고, 상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 굴곡 영역의 중심으로부터 둘레 방향의 양측으로 각각 강판 판 두께의 40배의 영역을 변형 영향 영역이라 하고, 해당 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서의, 둘레 방법에 따른 임의의 위치에 대하여, 상기 피막이 손상되지 않은 면적의 비율이 90％ 이상이다.

Description

권철심 및 그 제조 방법

본 개시는, 권철심 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2019년 4월 25일에, 일본에서 출원된 일본 특허 출원 제2019-084634호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

권철심은, 트랜스, 리액터, 또는 노이즈 필터 등의 자심으로서 널리 사용되고 있다. 종래, 고효율화 등의 관점에서 철심에서 발생하는 철손의 저감이 중요한 과제의 하나로 되어 있으며, 다양한 관점에서 저철손화의 검토가 행해지고 있다.

권철심의 제조 방법의 하나로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법이 널리 알려져 있다. 이 방법에서는, 강판을 통 형상으로 권취한 후, 코너부를 일정 곡률이 되도록 강판을 프레스하고, 강판을 대략 직사각형으로 형성한다. 그 후, 강판을 어닐링함으로써 강판의 변형 제거와 강판의 형상 유지를 행한다. 이 제법의 경우, 권철심의 치수에 따라서 코너부의 곡률 반경은 다르다. 그러나, 당해 곡률 반경은 대략 4㎜ 이상이며, 코너부는, 곡률 반경이 비교적 큰 완만한 곡면이 된다.

한편, 권철심의 다른 제조 방법으로서, 강판을 적층하여 권철심으로 하는 이하의 방법이 검토되고 있다. 이 방법에서는, 권철심의 코너부가 되는 강판의 부분을 미리 굽힘 가공하고, 당해 굽힘 가공된 강판을 중첩한다.

당해 제조 방법에 의하면, 상기 프레스 공정이 불필요하다. 또한, 강판을 꺾어 구부리고 있기 때문에 형상이 유지되고, 상기 어닐링 공정에 의한 형상 유지가 필수적인 공정으로는 되지 않는다. 그 때문에, 제조가 용이하다는 장점이 있다. 이 제법에서는, 강판을 굽힘 가공하기 위해서, 당해 가공 부분에는, 곡률 반경이 3㎜ 이하인 굴곡 영역, 즉, 곡률 반경이 비교적 작은 굴곡 영역이 형성된다.

굽힘 가공을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된 권철심으로서, 예를 들어 특허문헌 2에는, 이하의 권철심 구조가 개시되어 있다. 이 권철심은, 환상으로 구부러진 길이가 상이한 복수의 강판이, 외주 방향으로 중첩되어 형성되어 있다. 각 강판의 대향한 단부면이, 복수의 강판의 적층 방향에 걸쳐 소정 치수씩 균등하게 어긋나고, 단부면의 접합부가 계단 형상으로 이루어져 있다.

특허문헌 3에는, 이하의 권철심의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 제조 방법에서는, 표면에 인을 함유하는 피막을 갖는 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공체에 굽힘 가공하고, 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층하여 권철심을 제조한다. 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공할 때, 굽힘 가공체의 굴곡 영역이 되는 부분을 150℃ 이상 500℃ 이하로 한 상태에서 굽힘 가공한다. 얻어진 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층한다. 이와 같은 방법에 의하면, 굽힘 가공체의 굴곡 영역에 존재하는 변형 쌍정의 수가 억제되고, 철손이 억제된 권철심이 얻어진다.

일본 특허 공개 제2005-286169호 공보 일본 실용신안 등록 제3081863호 공보 국제 공개 제2018/131613호

본 개시는, 철손이 억제되는 권철심, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 개요는 하기와 같다.

<1> 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터 상기 피막이 외측이 되도록 성형한 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층함으로써 구성된 권철심이며,

상기 굽힘 가공체는, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공한 굴곡 영역과, 상기 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역을 갖고,

측면에서 볼 때, 상기 굴곡 영역에 존재하는 변형 쌍정의 수가, 상기 굴곡 영역에 있어서의 상기 판 두께 방향의 중심선의 길이 1㎜당 5개 이하이고,

상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 상기 굴곡 영역의 중심으로부터 둘레 방향의 양측으로 각각 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께의 40배의 영역을 변형 영향 영역이라 하고, 해당 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서의, 상기 둘레 방향을 따른 임의의 위치에 대하여, 상기 피막이 손상되지 않은 면적의 비율이 90％ 이상인, 권철심.

<2> 상기 변형 영향 영역에, 상기 둘레 방향을 따라 0.5㎜마다 구획되는 복수의 미소 영역을 규정하고,

또한, 상기 복수의 굽힘 가공체 각각에 있어서의 상기 복수의 미소 영역 각각에서의 상기 비율을, 기초가 되는 국소 건전율이라 규정하고,

또한, 상이한 상기 굽힘 가공체에 있어서, 상기 둘레 방향의 위치가 동등하게 되는 각 상기 미소 영역에서의 상기 기초가 되는 국소 건전율의 평균값을, 평균 국소 건전율이라 했을 때,

상기 둘레 방향의 위치가 상이한 모든 상기 미소 영역에 있어서의 상기 평균 국소 건전율이 90％ 이상이고, 또한, 모든 상기 기초가 되는 국소 건전율이 50％ 이상인, 상기 <1>에 기재된 권철심.

<3> 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 권철심을 제조하는 권철심의 제조 방법이며,

상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 준비하는 강판 준비 공정과,

상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터 상기 굽힘 가공체로 성형하는 공정이며, 상기 굽힘 가공체의 상기 굴곡 영역이 되는 부분이 45℃ 이상 500℃ 이하로 가열되고, 또한, 상기 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 있어서의 임의의 위치에서의 국소 온도 구배의 절댓값이 400℃/㎜ 미만이 되는 조건에서 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 상기 굽힘 가공하여 상기 굽힘 가공체로 성형하는 굽힘 가공 공정과,

복수의 상기 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층하는 적층 공정

을 포함하는, 권철심의 제조 방법.

<4> 상기 굽힘 가공 공정에 있어서, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께와 상기 국소 온도 구배의 절댓값의 곱이 100℃ 미만이 되는 조건에서 상기 굽힘 가공을 행하는, 상기 <3>에 기재된 권철심의 제조 방법.

<5> 상기 강판 준비 공정의 후에, 상기 굽힘 가공 공정의 전에, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는 강판 가열 공정을 구비하고 있는, 상기 <3> 또는 <4>에 기재된 권철심의 제조 방법.

<6> 상기 <5>에 기재된 권철심의 제조 방법을 실시하기 위해서 사용되는 권철심의 제조 장치이며,

상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는 가열 장치와,

상기 가열 장치로부터 반송된 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하는 굽힘 가공 장치를 구비하고 있는, 권철심의 제조 장치.

<7> 상기 가열 장치에는, 코일로부터 권출된 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 반송되고,

상기 굽힘 가공 장치는, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 절단한 후, 굽힘 가공하는, 상기 <6>에 기재된 권철심의 제조 장치.

<8> 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 상기 가열 장치로 반송하는 핀치롤을 더 구비하는, 상기 <7>에 기재된 권철심의 제조 장치.

<9> 상기 가열 장치는, 코일, 및 상기 코일로부터 권출되어 상기 굽힘 가공 장치로 반송되는 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 상기 <6>에 기재된 권철심의 제조 장치.

<10> 상기 가열 장치는, 유도 가열 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 상기 <6> 내지 <9> 중 어느 한 항에 기재된 권철심의 제조 장치.

본 개시에 의하면, 철손이 억제되는 권철심, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 권철심의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 권철심의 측면도이다.
도 3은 도 1의 권철심의 제1 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 4는 도 1의 권철심의 제2 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 1의 권철심의 코너부 부근을 확대한 측면도이다.
도 6은 도 3의 제1 변형예에 따른 권철심의 코너부 부근을 확대한 측면도이다.
도 7은 도 4의 제2 변형예에 따른 권철심의 코너부 부근을 확대한 측면도이다.
도 8은 굴곡 영역의 일례를 확대한 측면도이다.
도 9는 도 1의 권철심의 굽힘 가공체의 측면도이다.
도 10은 도 9의 굽힘 가공체의 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 11은 도 9의 굽힘 가공체의 다른 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 12는 권철심의 제조 방법에 있어서의 굽힘 가공 공정의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 13은 권철심의 제조 방법에 사용되는 권철심의 제조 장치의 제1 예를 나타내는 설명도이다.
도 14는 권철심의 제조 방법에 사용되는 권철심의 제조 장치의 제2 예를 나타내는 설명도이다.
도 15는 도 12의 제조 방법에서 제조한 권철심의 치수를 나타내는 설명도이다.
도 16은 피가열 영역인 굴곡 영역 형성부와, 해당 굴곡 영역 형성부가 가열 됨으로써 온도 구배가 발생하는 평탄 영역 형성부와, 굽힘 가공에 의한 변형 영향 영역을 설명하는 평면도이다.
도 17은 종래의 굽힘 가공체의 굴곡 영역에 있어서 발생한 줄무늬 형상의 변형 쌍정을 나타내는 광학 현미경 사진이다.

이하, 본 개시에 따른 권철심 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.

또한, 본 개시에 있어서 사용하는, 형상이나 기하학적 조건 그리고 그것들의 정도를 특정하는, 예를 들어 「평행」, 「수직」, 「동일」 등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미에 구속되지 않고, 마찬가지의 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 포함해서 해석하기로 한다. 또한, 본 개시에 있어서, 대략 90°란, ±3°의 오차를 허용하는 것이며, 87°내지 93°의 범위를 의미한다.

또한, 성분 조성의 원소 함유량은, 원소량(예를 들어, C양, Si양 등)으로 표기하는 경우가 있다.

또한, 성분 조성의 원소 함유량에 대하여,「％」는 「질량％」를 의미한다.

또한, 「공정」이라는 용어는, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.

또한, 「내지」를 사용하여 표현되는 수치 범위는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

본 개시에 따른 권철심 및 그 제조 방법의 완성에 앞서서, 본 발명자들의 일부는, 이하의 사항을 발견하였다(특허문헌 3 참조).

즉, 특허문헌 3에 따른 권철심의 제조 방법에서는, 표면에 인을 함유하는 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공체에 굽힘 가공하고, 복수의 굽힘 가공체를 적층하여 권철심을 제조한다. 이때, 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하여 굽힘 가공체의 굴곡 영역이 되는 부분(본 개시에 있어서 「굴곡 영역 형성부」라고 칭하는 경우가 있음)을 150℃ 이상 500℃ 이하로 한 상태에서 굽힘 가공한다. 이에 의해, 굴곡 영역에 존재하는 변형 쌍정의 수가 억제된다. 이와 같은 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층한 구성으로 함으로써, 철손이 억제된다.

그런데, 그 후의 검토에 의해, 굴곡 영역 형성부의 온도를 150℃ 이상 500℃ 이하로 조정하여 굽힘 가공을 행하여도, 굴곡 영역과, 해당 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역의 경계 부근에, 피막의 손상이 발생하는 경우가 있음이 밝혀졌다. 상기 손상은, 경계 부근 중 평탄 영역측에 국소적으로 발생한다. 여기서 「손상」이란, 경미한 경우에는 피막의 균열(피막에서의 크랙 발생)로서 인식되고, 심각한 경우에는 피막의 박리로서 검지된다. 피막에 크랙이 발생하는 경우(경미한 경우), (1) 크랙 선단이 피막 내에 그쳐 모강판으로까지 도달하지 못하는 상황이나, (2) 크랙이 모강판까지 도달하는 상황이 있다. 피막이 박리하는 경우(심각한 경우), (1) 피막이 완전히 박리하여 모강판이 노출되는 상황이나, (2) 피막의 상층 영역만이 탈피하여 결손하고는 있지만 하층 영역은 모강판을 피복하고 있는 상황이 있다. 본 개시에서는 이들 상황을 총칭하여 「손상」이라고 기술한다.

상술한 특허문헌 3에 개시되어 있는 방법과 같이, 굴곡 영역 형성부를 150℃ 이상 500℃ 이하로 가열한 경우에도, 굴곡 영역 형성부와, 해당 굴곡 영역 형성부에 인접하는 평탄 영역이 되는 부분(본 개시에 있어서 「평탄 영역 형성부」라고 칭하는 경우가 있음)의 경계 부근에서는, 온도 구배가 발생한다. 이 온도 구배는, 가열(균열) 온도보다도 낮은 온도에서 연속적으로 변화된다. 이 온도 구배가 급격한 경우, 평탄 영역 형성부에 변형이 도입되고, 평탄 영역 형성부의 피막의 손상이 발생함이 밝혀졌다.

그리고, 본 발명자들은, 평탄 영역 형성부에서의 변형의 도입 및 장력 피막의 손상이 철손 악화의 원인이 되고 있음을 알아내었다.

상기 과제를 해결하기 위해 더욱 검토를 거듭한바, 본 발명자들은 이하의 사항을 알아내어, 본 개시에 따른 권철심 및 권철심의 제조 방법의 완성에 이르렀다.

피막을 갖는 방향성 전자 강판(본 개시에 있어서 「피막을 구비한 강판」또는 단순히 「강판」이라고 칭하는 경우가 있음)의 굽힘 가공을 행할 때, (1) 굴곡 영역이 되는 부분(굴곡 영역 형성부)의 온도와, (2) 굽힘 가공되는 굴곡 영역 형성부에 인접하는 평탄 영역이 되는 부분(평탄 영역 형성부)의 온도 구배가 각각 특정한 범위로 되도록 가열하여 굽힘 가공을 행한다. 이에 의해, (a) 굴곡 영역에 있어서의 변형 쌍정의 발생이 억제되어 굴곡 영역의 철손 악화가 회피된다. 또한 이 장점에 추가하여, (b) 해당 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역에 있어서도 피막의 박리가 억제된다. 게다가, (c) 가공부의 변형이 적은 굽힘 가공체가 얻어진다. 본 발명자들은, 이와 같이 제조한 복수의 굽힘 가공체를, 각각의 강판이 겹치도록 적층함으로써, 철손이 억제되는 권철심이 얻어진다는 것을 발견하였다.

[권철심]

본 개시에 따른 권철심은, 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터 상기 피막이 외측이 되도록 성형한 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층함으로써 구성된 권철심이며, 상기 굽힘 가공체는, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공한 굴곡 영역과, 상기 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역을 갖고,

측면에서 볼 때, 상기 굴곡 영역에 존재하는 변형 쌍정의 수가, 상기 굴곡 영역에 있어서의 상기 판 두께 방향의 중심선의 길이 1㎜당 5개 이하이고,

상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 굴곡 영역의 중심으로부터 둘레 방향의 양측으로 각각 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께의 40배의 영역을 변형 영향 영역이라 하고, 해당 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서의, 둘레 방향을 따른 임의의 위치에 대하여, 상기 피막이 손상되지 않은 면적의 비율(피막의 국소 건전율)이 90％ 이상이다.

본 개시에 따른 권철심에서는, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서의, 둘레 방향을 따른 임의의 위치에 대하여, 피막의 국소 건전율이 90％ 이상이다. 즉, 굽힘 가공체에서는, 방향성 전자 강판의 외주면의 평탄 영역에 형성된 피막의 국소적인 손상이 억제되고 있다. 권철심이 이와 같은 굽힘 가공체에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 본 개시의 권철심에서는, 평탄 영역에 있어서의 피막이 국소적으로 손상된 굽힘 가공체에 의해 구성된 권철심에 비하여, 철손의 악화가 억제된다. 그 메커니즘은 분명치 않지만, 본 개시에 따른 권철심은 이하와 같은 지견을 베이스로 하고 있다.

(피막의 박리 억제의 개요)

본 발명자들은, 방향성 전자 강판의 표면에 미리 형성한 피막이 손상되는 것, 및 권철심의 철손이 악화되는 것의 원인에 대하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공할 때의 온도가 피막에 영향을 미치고, 피막의 건전율이 철손에 영향을 미칠 가능성이 있다고 생각하였다.

상온 굽힘 가공의 경우에는, 평탄 영역에 있어서 피막의 건전율이 확보되지만, 굴곡 영역에 있어서 피막의 건전율이 크게 저하된다.

가열 굽힘 가공의 경우에도, 굽힘 가공체의 둘레 방향에 있어서의 온도 구배가 급격하면, 평탄 영역 형성부에 변형이 도입된다. 이에 의해, 가열 굽힘 가공 시에, 굴곡 영역과 평탄 영역의 경계 부근에 위치하는 평탄 영역에 있어서 피막의 손상이 발생하여, 피막의 건전율이 크게 저하된다.

한편, 가열 굽힘 가공의 경우에도, 굽힘 가공체의 둘레 방향에 있어서의 온도 구배가 완화되어 있으면(완만하면), 평탄 영역 형성부에 대한 변형의 도입이 억제되어, 평탄 영역 형성부의 피막의 건전성이 확보된다.

본 발명자들은, 이와 같이 예의 검토를 거듭한 결과, 이하의 (1) 또한 (2)를 충족하는 조건에서 강판을 굽힘 가공하여 굽힘 가공체로 성형하면, 굽힘 가공체의 평탄부 전체에 걸쳐 피막의 건전율이 90％ 이상으로 된다는 것을 발견하였다.

(1) 가장 고온이 되는 굴곡 영역의 강판 온도를 45℃ 이상 500℃ 이하로 제어한다. (2) 가열된 굴곡 영역 형성부에 인접하는 평탄 영역 형성부의 강판 길이 방향(굽힘 가공체의 둘레 방향에 상당)에 있어서의 임의의 위치(모든 위치)의 온도 구배(국소 온도 구배)가 400℃/㎜ 미만이 된다.

그리고, 이와 같이 평탄부 전체에 걸쳐 피막의 건전율이 높은 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층하여 권철심을 구성함으로써, 둘레 방향에 있어서의 피막의 변동이 억제되고, 피막의 국소적인 손상에 기인하는 철손의 열화가 억제된다고 생각된다.

즉, 피막의 국소적인 손상은, 적층되는 복수의 굽힘 가공체 각각에 있어서, 변형 영향 영역 중, 굴곡 영역으로부터 동일 정도 이격된 각 영역에 있어서 발생하기 쉽다. 또한, 각 굽힘 가공체에 있어서, 피막의 국소적인 손상이 발생하면, 각 굽힘 가공체에 있어서의 피막의 손상 위치에서 층간 저항이 저하된다. 이상으로부터, 강판을 전단(굽힘 가공)한 후, 이들 굽힘 가공체를 적층하여 권철심을 제조하면, 피막의 손상 위치가 판 두께 방향에서 겹치고, 판 두께 방향 전체에서 층간 저항이 저하될 우려가 있다. 그 결과, 와전류가 증가하여 철손이 열화된다. 그 때문에, 피막의 건전율을 높임으로써, 이와 같은 철손의 열화를 억제할 수 있다고 생각된다.

또한, 피막의 손상 위치가 판 두께 방향에서 겹치지 않아도, 피막에 국소적인 손상이 발생하고 있는 경우, 피막에 국소적으로 변형이 발생하여 강판 표층의 형상이 국부적으로 거칠어지고, 강판을 적층했을 때에 용착의 원인이 된다. 용착이 발생하면, 적정한 피막 장력이 상실되어 철손이 크게 열화된다. 그 때문에, 피막의 건전율을 높임으로써, 이와 같은 철손의 열화도 억제할 수 있다고 생각된다.

또한, 도 16에는, 굽힘 가공 시의 피가열 영역인 굴곡 영역 형성부와, 해당 굴곡 영역 형성부가 가열됨으로써 온도 구배가 발생하는 평탄 영역 형성부가 평면도에서 모식적으로 도시되어 있다. 본 발명자들은, 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하여 굴곡 영역을 형성할 때, 굴곡 영역 형성부의 길이 방향의 중심 위치로부터 판 두께의 40배까지의 영역이 굽힘 가공에 의한 변형의 영향이 큰 영역임을 발견하였다. 그래서 본 발명자들은, 가공 전의 강판에 있어서, 굴곡 영역 형성부의 중심 위치로부터 전후에 각각 판 두께의 40배까지의 영역을 굽힘 가공에 의한 변형 영향 영역(본 개시에 있어서 단순히 「변형 영향 영역」이라고 칭하는 경우가 있음)이라고 정의하였다.

본 개시에서 고려해야 할 변형 영향 영역이 판 두께의 40배가 되는 것은, 이 영역에서의 탄성 변형도 고려한 변형의 기여(예를 들어 「굽힘 변형의 물리학」p96-97, 히비노 후미오 저, 쇼카보 출판사)와 관련되어 있다고 생각된다.

또한 판 두께의 값은, 도 16으로부터도 명확한 바와 같이, 강판에 공칭 판 두께가 설정되어 있는 경우에는, 공칭 판 두께의 값을 채용할 수 있다. 공칭 판 두께가 설정되어 있지 않은 경우, 예를 들어 권철심의 두께를 임의의 10개소에서 측정하고, 그 평균 측정 결과를, 권철심을 형성하는 굽힘 가공체의 수로 나눈 값을, 판 두께의 값으로 할 수 있다. 또한 권철심의 제조 전인 경우에는, 예를 들어 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 10매 적층하고, 그 적층 강판의 두께를 임의의 10개소에서 측정하고, 그 측정 결과를 10으로 나누어 구할 수도 있다. 권철심의 두께나 적층 강판의 두께는, 마이크로미터로 측정할 수 있다. 상기 임의의 10개소로서는, 예를 들어 강판의 길이 방향(권철심의 둘레 방향)을 따른 특정한 1개소의 위치에 있어서의 전체 폭을, 폭 방향을 따라 등간격으로 둔 10개소로 할 수 있다.

또한 도 16에서는, 굴곡 영역 형성부를 피가열 영역으로 한 경우를 예시하고 있지만, 평탄 영역 형성부도 포함해서 가열하는 것도 당연히 가능하다.

이하, 본 개시에 있어서의 피막을 갖는 방향성 전자 강판 및 권철심에 대하여 구체적으로 설명한다.

(피막을 갖는 방향성 전자 강판)

본 개시에 있어서의 피막을 갖는 방향성 전자 강판은, 적어도 방향성 전자 강판(본 개시에 있어서 「모강판」이라고 하는 경우가 있음)과, 모강판의 적어도 편면에 형성된 피막을 갖는다.

피막을 갖는 방향성 전자 강판은, 상기 피막으로서 적어도 1차 피막을 갖고, 필요에 따라 다른 층을 더 갖고 있어도 된다. 다른 층으로서는, 예를 들어 1차 피막 상에 마련된 2차 피막 등을 들 수 있다.

이하, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 구성에 대하여 설명한다.

<방향성 전자 강판>

본 개시에 따른 권철심(10)을 구성하는 피막을 갖는 방향성 전자 강판에 있어서, 모강판은, 결정립의 방위가 {110} <001>방위에 고도로 집적된 강판이다. 모강판은, 압연 방향이 우수한 자기 특성을 갖는다.

본 개시에 따른 권철심에 사용하는 모강판은, 특별히 한정되지는 않는다. 모강판에는, 공지된 방향성 전자 강판을, 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이하, 바람직한 모강판의 일례에 대하여 설명하지만, 모강판은 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.

모강판의 화학 조성은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 질량％로, Si: 0.8％ 내지 7％, C: 0％보다도 높고 0.085％ 이하, 산가용성 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 불순물 원소로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 모강판의 화학 조성은, 결정 방위를 {110} <001>방위에 집적시킨 Goss집합 조직으로 제어하기 위해서 바람직한 화학 성분이다.

모강판 중의 원소 중, Fe 이외에는, Si 및 C가 기본 원소(필수 원소)이며, 산가용성 Al, N, Mn, Cr, Cu, P, Sn, Sb, Ni, S, 및 Se가 선택 원소(임의 원소)이다. 이들 선택 원소는, 그 목적에 따라 함유시키면 되므로 하한값을 제한할 필요가 없고, 실질적으로 함유하고 있지 않아도 된다. 또한, 이들 선택 원소가 불순물 원소로서 함유되어도, 본 개시의 효과는 손상되지 않는다. 모강판은, 기본 원소 및 선택 원소의 잔부가 Fe 및 불순물 원소로 이루어진다.

단, 모강판의 Si 함유량이, 질량％로 2.0％ 이상인 경우, 제품의 고전적 와전류손이 억제되기 때문에 바람직하다. 모강판의 Si 함유량은 3.0％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 모강판의 Si 함유량이, 질량％로 5.0％ 이하인 경우, 열연 공정 및 냉간 압연에서 강판의 파단이 일어나기 어렵기 때문에 바람직하다. 모강판의 Si 함유량은 4.5％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 「불순물 원소」란, 모강판을 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터, 의도치 않게 혼입되는 원소를 의미한다.

또한, 방향성 전자 강판에서는 2차 재결정 시에 순화 어닐링을 거치는 것이 일반적이다. 순화 어닐링에 있어서는 인히비터 형성 원소의 계 외로의 배출이 일어난다. 특히 N, S에 대해서는 농도의 저하가 현저하며, 50ppm 이하로 된다. 통상의 순화 어닐링 조건이라면, 9ppm 이하, 나아가 6ppm 이하, 순화 어닐링을 충분히 행하면, 일반적인 분석에서는 검출할 수 없는 정도(1ppm 이하)까지 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 폭 방향에 있어서의 중앙의 위치로부터 한 변이 35㎜인 정사각형의 시험편을 취득하고, 시마즈 세이사쿠쇼사 제조 ICPS-8100 등(측정 장치)에 의해, 미리 작성한 검량선에 기초한 조건에서 측정함으로써 특정할 수 있다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 이용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 이용하여 측정하면 된다.

또한, 모강판의 화학 성분은, 방향성 전자 강판으로부터 후술하는 방법에 의해 후술하는 유리 피막 및 인을 함유하는 피막 등을 제거한 강판을 모강판으로 하여 그 성분을 분석한 성분이다.

모강판의 제조 방법은, 특별히 한정되지는 않고, 종래 공지된 방향성 전자 강판의 제조 방법을 적절히 선택할 수 있다. 제조 방법의 바람직한 구체적으로서는, 예를 들어 C를 0.04 내지 0.1 질량％로 하고, 그 밖에는 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 습수소-불활성 가스 분위기 중에서 700 내지 900℃로 가열하여 탈탄 어닐링하고, 필요에 따라 다시 질화 어닐링하고, 1000℃ 정도에서 마무리 어닐링하는 방법 등을 들 수 있다.

모강판의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 0.1㎜ 이상 0.5㎜ 이하 이면 된다.

또한, 방향성 전자 강판은, 표면에 대한 국소적인 변형의 부여, 또는 표면에대한 홈의 형성에 의해, 자구가 세분화된 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 강판을 사용함으로써, 철손을 더욱 억제할 수 있다.

<1차 피막>

1차 피막은, 모강판인 방향성 전자 강판의 표면에 다른 층이나 막을 통하지 않고 직접 형성되어 있는 피막이며, 예를 들어 유리 피막을 들 수 있다. 유리 피막으로서는, 예를 들어 포르스테라이트(Mg₂SiO₄), 스피넬(MgAl₂O₄) 및 근청석(Mg₂Al₄Si₅O₁₆)에서 선택되는 1종 이상의 산화물을 갖는 피막을 들 수 있다.

유리 피막의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않고, 공지된 방법 중에서 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 모강판의 제조 방법의 구체예에 있어서, 냉연 강판에 마그네시아(MgO) 및 알루미나(Al₂O₃)에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 어닐링 분리제를 도포한 후에, 마무리 어닐링을 행하는 방법을 들 수 있다. 또한, 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 어닐링 분리제가 반응하여, 포르스테라이트(Mg₂SiO₄)를 포함하는 유리 피막이 모강판 표면에 형성된다.

또한, 방향성 전자 강판의 표면에 유리 피막을 형성하지 않고, 예를 들어 후술하는 인을 함유하는 피막을 1차 피막으로서 형성해도 된다.

1차 피막의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 모강판의 표면 전체에 형성하며, 또한, 박리를 억제하는 관점에서, 예를 들어 0.5㎛ 이상 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.

<그 밖의 피막>

피막을 갖는 방향성 전자 강판은, 1차 피막 이외의 피막을 구비해도 된다. 예를 들어, 1차 피막 상의 2차 피막으로서, 주로 절연성을 부여하기 위해서, 인을 함유하는 피막을 갖는 것이 바람직하다. 당해 인을 함유하는 피막은 방향성 전자 강판의 최표면에 형성되는 피막이며, 방향성 전자 강판이 1차 피막으로서 유리 피막 또는 산화 피막을 갖는 경우에는, 당해 1차 피막 상에 형성된다. 모강판의 표면에 1차 피막으로서 형성된 유리 피막 상에 인을 함유하는 피막을 형성함으로써, 높은 밀착성을 확보할 수 있다.

인을 함유하는 피막은, 종래 공지된 피막 중에서 적절히 선택할 수 있다. 인을 함유하는 피막으로서는, 인산염계 피막이 바람직하고, 특히, 인산 알루미늄 및 인산 마그네슘 중 1종 이상을 주성분으로 하고, 부성분으로서 크롬 및 산화규소 중 1종 이상을 더 함유하는 피막인 것이 바람직하다. 인산염계 피막에 의하면, 강판의 절연성을 확보함과 함께, 강판에 장력을 부여하여 저철손화에도 우수하다.

인을 함유하는 피막의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않고, 공지된 방법 중에서 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 피막용 조성물을 용해한 코팅액을 모강판 상에 도포한 후, 베이킹하는 방법이 바람직하다. 이하, 바람직한 구체예를 설명하지만, 인을 함유하는 피막의 형성 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.

콜로이드상 실리카 4 내지 16질량％, 인산 알루미늄 3 내지 24질량％(중인산 알루미늄으로서 산출), 무수 크롬산 및 중크롬산염 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.2 내지 4.5중량％ 함유하는 코팅액을 준비한다. 그리고, 이 코팅액을, 모강판 또는 모강판 상에 형성된 유리 피막 등 그 밖의 피막 상에 도포하고, 약 350℃ 또는 그 이상의 온도에서 베이킹한다. 그 후, 800℃ 내지 900℃에서 열처리함으로써, 인을 함유하는 피막을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 형성된 피막은, 절연성을 가짐과 함께, 강판에 장력을 부여할 수 있어, 철손 및 자기 변형 특성을 개선 할 수 있다.

인을 함유하는 피막의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 절연성을 확보하는 점에서 0.5㎛ 이상 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.

<판 두께>

피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께는, 특별히 한정되지는 않고, 용도 등에 따라서 적절히 선택하면 되지만, 통상 0.10㎜ 내지 0.50㎜의 범위 내이며, 바람직하게는 0.13㎜ 내지 0.35㎜, 더욱 바람직하게는 0.15㎜ 내지 0.23㎜의 범위이다.

(권철심의 구성)

본 개시에 따른 권철심의 구성의 일례에 대하여, 도 1, 도 2의 권철심(10)을 예로 들어 설명한다. 도 1은, 권철심(10)의 사시도, 도 2는, 도 1의 권철심(10)의 측면도이다.

또한, 본 개시에 있어서 측면에서 볼 때란, 권철심을 구성하는 긴 형상의 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 폭 방향(도 1에 있어서의 Y축 방향)에서 보는 것을 말한다. 측면도란, 측면에서 봄으로써 시인되는 형상을 나타낸 도면(도 1의 Y축 방향의 도면)이다. 판 두께 방향이란, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께 방향이며, 직사각 형상의 권철심으로 성형된 상태에 있어서는 권철심의 둘레면에 수직인 방향을 의미한다. 여기에서의 둘레면에 수직인 방향이란, 둘레면을 측면에서 본 경우에 있어서, 둘레면에 수직인 방향을 의미한다. 둘레면을 측면에서 본 경우에 있어서 둘레면이 곡선을 이루는 경우, 둘레면에 수직인 방향(판 두께 방향)은, 둘레면이 이루는 곡선의 접선에 대하여 수직인 방향을 의미한다.

권철심(10)은, 복수의 굽힘 가공체(1)를, 그 판 두께 방향으로 적층함으로써 구성된다. 즉, 권철심(10)은, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 굽힘 가공체(1)에 의한 대략 직사각 형상의 적층 구조를 갖는다. 이 권철심(10)은, 그대로 권철심으로서 사용해도 된다. 필요에 따라 공지된 결속 밴드 등의 체결구를 사용하여 권철심(10)을 고정해도 된다. 또한 굽힘 가공체(1)는, 모강판인 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로 형성된다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 굽힘 가공체(1)는, 둘레 방향을 따라 4개의 평탄부(4)와 4개의 코너부(3)가 교대로 연속함으로써 직사각 형상으로 형성된다. 각 코너부(3)에 인접하는 2개의 평탄부(4)가 이루는 각은, 대략 90°이다. 여기서 둘레 방향이란, 권철심(10)의 축선 둘레로 주회하는 방향을 의미한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 권철심(10)에서는, 굽힘 가공체(1)의 코너부(3)의 각각이, 2개의 굴곡 영역(5)을 갖는다. 굴곡 영역(5)은, 굽힘 가공체(1)의 측면에서 볼 때 곡선형으로 굴곡된 형상을 갖는 영역이며, 보다 구체적인 정의에 대해서는 후술한다. 이것도 후술하지만, 2개의 굴곡 영역(5)에서는, 굽힘 가공체(1)의 측면에서 볼 때, 굽힘 각도의 합계가 대략 90°이다.

굽힘 가공체(1)의 코너부(3)의 각각은, 도 3에 도시한 제1 변형예에 따른 권철심(10A)과 같이, 하나의 코너부(3)에 있어서 3개의 굴곡 영역(5)을 가져도 된다. 또한, 도 4에 도시한 제2 변형예에 따른 권철심(10B)과 같이, 하나의 코너부(3)에 있어서 하나의 굴곡 영역(5)을 가져도 된다. 즉, 굽힘 가공체(1)의 코너부(3)의 각각은, 강판이 대략 90° 구부러지도록 하나 이상의 굴곡 영역(5)을 갖고 있으면 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 굽힘 가공체(1)에는, 굴곡 영역(5)에 인접하는 평탄 영역(8)이 있다. 굴곡 영역(5)에 인접하는 평탄 영역(8)으로서는, 이하의 (1), (2)에 나타내는 2개의 평탄 영역(8)이 있다.

(1) 하나의 코너부(3)에 있어서 굴곡 영역(5)과 굴곡 영역(5)의 사이(둘레 방향으로 인접하는 2개의 굴곡 영역(5)의 사이)에 위치하고, 각 굴곡 영역(5)에 인접하는 평탄 영역(8).

(2) 각 굴곡 영역(5)에 각각 평탄부(4)로서 인접하는 평탄 영역(8).

도 5는, 도 1의 권철심(10)에 있어서의 코너부(3)의 부근을 확대한 측면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 코너부(3)가 2개의 굴곡 영역(5a, 5b)을 갖는 경우에는, 굽힘 가공체(1)의 평탄 영역인 평탄부(4a)(직선 부분)로부터 굴곡 영역(5a)(곡선 부분)이 연속되고, 또한 그 끝에는 평탄 영역(7a)(직선 부분), 굴곡 영역(5b)(곡선 부분), 및 평탄 영역인 평탄부(4b)(직선 부분)가 연속된다.

권철심(10)에서는, 도 5에 있어서의 선분 A-A'로부터 선분 B-B'까지의 영역이 코너부(3)이다. 점 A는, 권철심(10)의 가장 내측에 배치된 굽힘 가공체(1a)의 굴곡 영역(5a)에 있어서의 평탄부(4a)측의 단부점이다. 점 A'는, 점 A를 통과하여 굽힘 가공체(1a)의 판면에 수직 방향(판 두께 방향)의 직선과, 권철심(10)의 가장 외측의 면(권철심(10)의 가장 외측에 배치된 굽힘 가공체(1)의 외주면)과의 교점이다. 마찬가지로 점 B는, 권철심(10)의 가장 내측에 배치된 굽힘 가공체(1a)의 굴곡 영역(5b)에 있어서의 평탄부(4b)측의 단부점이다. 점 B'는, 점 B를 통과하여 굽힘 가공체(1a)의 판면에 수직 방향(판 두께 방향)의 직선과, 권철심(10)의 가장 외측의 면과의 교점이다. 도 5에 있어서, 당해 코너부(3)를 통해 인접하는 2개의 평탄부(4a, 4b)가 이루는 각(평탄부(4a, 4b)의 각 연장선이 교차함으로써 이루는 각)은 θ이며, 도 5의 예에 있어서 당해 θ는 대략 90°이다. 굴곡 영역(5a, 5b)의 굽힘 각도에 대해서는 후술하지만, 도 5에 있어서 굴곡 영역(5a, 5b)의 굽힘 각도의 합계 φ1+φ2는 대략 90°이다.

다음으로, 하나의 코너부(3)가 굴곡 영역(5)을 3개 갖는 경우에 대하여 설명한다. 도 6은, 도 3에 도시된 제1 변형예에 따른 권철심(10A)에 있어서의 코너부(3)의 부근을 확대한 측면도이다. 도 6에 있어서도 도 5와 마찬가지로, 선분 A-A'로부터 선분 B-B'까지의 영역이 코너부(3)이다. 도 6에 있어서, 점 A는 평탄부(4a)에 가장 가까운 굴곡 영역(5a)의 평탄부(4a)측의 단부점이다. 점 B는 평탄부(4b)에 가장 가까운 굴곡 영역(5b)의 평탄부(4b)측의 단부점이다. 굴곡 영역(5)이 3개 이상 있는 경우, 각 굴곡 영역 간에는 평탄 영역이 존재한다. 도 6의 예에서는, 굴곡 영역(5a, 5b, 5c)의 굽힘 각도의 합계 φ1+φ2+φ3이 대략 90°로 된다. 일반적으로 코너부(3)가 n개의 굴곡 영역(5)을 갖는 경우, 굴곡 영역(5)의 굽힘 각도의 합계 φ1+φ2+… +φn은 대략 90°로 된다.

다음으로, 하나의 코너부(3)가 굴곡 영역(5)을 하나 갖는 경우에 대하여 설명한다. 도 7은, 도 4에 도시된 제2 변형예에 따른 권철심(10B)에 있어서의 코너부(3)의 부근을 확대한 측면도이다. 도 7에 있어서도 도 5 및 도 6과 마찬가지로, 선분 A-A'로부터 선분 B-B'까지의 영역이 코너부(3)이다. 도 7에 있어서, 점 A는 굴곡 영역(5)의 평탄부(4a)측의 단부점이다. 점 B는 굴곡 영역(5)의 평탄부(4b)측의 단부점이다. 또한 도 7의 예에서는, 굴곡 영역(5)의 굽힘 각도 φ1은 대략 90°이다.

본 개시에 있어서는, 전술하는 코너부의 각도 θ가 대략 90°인 점에서, 하나의 굴곡 영역의 굽힘 각도 φ는 대략 90° 이하이다. 강판의 피막 박리를 억제하여 철손을 억제하는 점에서는, 하나의 굴곡 영역의 굽힘 각도 φ는 60° 이하인 것이 바람직하고, 45° 이하인 것이 보다 바람직하다. 그 때문에, 하나의 코너부(3)는 2개 이상의 굴곡 영역(5)을 갖는 것이 바람직하다. 단, 하나의 코너부(3)에 4개 이상의 굴곡 영역(5)을 성형하는 것은, 제조 설비 설계의 제약상 곤란하기 때문에, 하나의 코너부에 있어서의 굴곡 영역(5)의 수는, 3개 이하인 것이 바람직하다.

도 5에 도시한 권철심(10)과 같이, 하나의 코너부(3)가 2개의 굴곡 영역(5a, 5b)을 갖는 경우, 피막의 박리 억제 및 철손 저감의 관점에서 φ1=45° 또한 φ2=45°로 하는 것이 바람직하지만, 예를 들어 φ1=60° 또한 φ2=30°로 하는 것이나, φ1=30° 또한 φ2=60° 등으로 해도 된다.

또한, 도 6에 도시한 제1 변형예에 따른 권철심(10A)과 같이, 하나의 코너부(3)가 3개의 굴곡 영역(5a, 5b, 5c)을 갖는 경우, 철손 저감의 관점에서 φ1=30°, φ2=30° 또한 φ3=30°로 하는 것이 바람직하다.

또한, 생산 효율의 관점에서는 굴곡 영역에 있어서의 굽힘 각도가 동등한 것이 바람직하기 때문에, 하나의 코너부(3)가 2개의 굴곡 영역(5a, 5b)을 갖는 경우(도 5)에는, φ1=45° 또한 φ2=45°로 하는 것이 바람직하고, 하나의 코너부(3)가 3개의 굴곡 영역(5a, 5b, 5c)을 갖는 경우(도 6)에는, 피막의 박리 억제 및 철손 저감의 관점에서, 예를 들어 φ1=30°,φ2=30° 또한 φ3=30°로 하는 것이 바람직하다.

도 8을 참조하면서, 굴곡 영역(5)에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 도 8은, 굽힘 가공체(1)의 굴곡 영역(5)의 일례를 확대한 측면도이다. 굴곡 영역(5)의 굽힘 각도 φ란, 굽힘 가공체(1)의 굴곡 영역(5)에 있어서, 굽힘 방향의 후방측의 평탄 영역과, 굽힘 방향의 전방측의 평탄 영역의 사이에 발생한 각도 차를 의미한다. 구체적으로는, 굴곡 영역(5)의 굽힘 각도 φ는, 굴곡 영역(5)에 있어서, 굽힘 가공체(1)의 외면을 나타내는 선 Lb에 포함되는 곡선 부분의 양측(점 F 및 점 G) 각각에 연속하는 직선 부분을 연장하여 얻어지는 2개의 가상선 Lb-elongation1, Lb-elongation2가 이루는 각의 보각의 각도 φ로서 표시된다.

각 굴곡 영역(5)의 굽힘 각도는, 대략 90° 이하이고, 또한, 하나의 코너부(3)에 존재하는 모든 굴곡 영역(5)의 굽힘 각도의 합계는 대략 90°이다.

굴곡 영역(5)은, 굽힘 가공체(1)의 측면에서 볼 때, 굽힘 가공체(1)의 내면을 나타내는 선 La 상의 점 D 및 점 E, 그리고, 굽힘 가공체(1)의 외면을 나타내는 선 Lb 상의 점 F 및 점 G를 하기와 같이 정의했을 때에, (1) 굽힘 가공체(1)의 내면을 나타내는 선 La 상에서 점 D와 점 E로 구획된 선, (2) 굽힘 가공체(1)의 외면을 나타내는 선 Lb 상에서 점 F와 점 G로 구획된 선, (3) 상기 점 D와 상기 점 G를 연결하는 직선 및 (4) 상기 점 E와 상기 점 F를 연결하는 직선에 의해 둘러싸이는 영역을 나타낸다.

여기서, 점 D, 점 E, 점 F 및 점 G는 다음과 같이 정의한다.

측면에서 볼 때, 굽힘 가공체(1)의 내면을 나타내는 선 La에 포함되는 곡선 부분에 있어서의 곡률 반경의 중심점 A와, 굽힘 가공체(1)의 외면을 나타내는 선 Lb에 포함되는 곡선 부분의 양측 각각에 인접하는 직선 부분을 연장하여 얻어지는 상기 2개의 가상선 Lb-elongation1, Lb-elongation2의 교점 B를 연결한 직선 AB가, 굽힘 가공체(1)의 내면을 나타내는 선 La와 교차하는 점을 원점 C라고 하고,

당해 원점 C로부터 굽힘 가공체(1)의 내면을 나타내는 선 La을 따라서, 한쪽 방향으로 하기 식 (2)로 표시되는 거리 m만큼 이격된 점을 점 D라고 하고,

당해 원점 C로부터 굽힘 가공체의 내면을 나타내는 선 La를 따라서, 다른 방향으로 상기 거리 m만큼 이격된 점을 점 E라고 하고,

굽힘 가공체의 외면을 나타내는 선 Lb에 포함되는 상기 직선 부분 중, 상기 점 D에 대향하는 직선 부분과, 당해 점 D에 대향하는 직선 부분에 대하여 수직으로 그어지고 또한 상기 점 D를 통과하는 가상선과의 교점을 점 G라고 하고,

굽힘 가공체의 외면을 나타내는 선 Lb에 포함되는 상기 직선 부분 중, 상기 점 E에 대향하는 직선 부분과, 당해 점 E에 대향하는 직선 부분에 대하여 수직으로 그어지고 또한 상기 점 E를 통과하는 가상선과의 교점을 점 F라고 한다.

ｍ＝ｒ×（π×φ／１８０）…（２）

식 (2) 중, m은 원점 C로부터의 거리를 나타내고, r은 중심점 A부터 원점 C까지의 거리(곡률 반경)를 나타낸다.

즉, r은 원점 C 부근의 곡선을 원호라고 간주한 경우의 곡률 반경을 나타내는 것이며, 굴곡 영역(5)의 측면에서 볼 때의 내면측 곡률 반경을 나타낸다. 곡률 반경 r이 작을수록 굴곡 영역(5)의 곡선 부분의 구부러짐은 급하고, 곡률 반경 r이 클수록 굴곡 영역(5)의 곡선 부분의 구부러짐은 완만해진다.

굽힘 가공에 의해 곡률 반경 r이 3㎜ 이하인 굴곡 영역(5)이 형성된 경우라도, 당해 굴곡 영역(5)에 있어서의 피막의 박리가 억제되어 있기 때문에, 저철손인 권철심이 얻어진다.

도 9는, 도 1의 권철심(10)의 굽힘 가공체(1)의 측면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 굽힘 가공체(1)는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 굽힘 가공된 것이며, 4개의 코너부(3)와, 4개의 평탄부(4)를 갖고, 이에 의해, 1매의 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 측면에서 볼 때 대략 직사각형의 환을 형성한다. 보다 구체적으로는, 굽힘 가공체(1)는, 하나의 평탄부(4)에는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향의 양 단부면이 대향한 간극(6)이 마련되고, 다른 3개의 평탄부(4)는 간극(6)을 포함하지 않는 구조로 되어 있다.

단, 권철심(10)은, 전체적으로서 측면에서 볼 때 대략 직사각형 형상의 적층 구조를 갖고 있으면 된다. 따라서, 변형예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 평탄부(4)가 간극(6)을 포함하고, 그 밖에 2개 평탄부(4)가 간극(6)을 포함하지 않는 굽힘 가공체(1A)를 사용해도 된다. 이 경우, 2매의 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 굽힘 가공체를 구성한다.

또한, 2매의 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 굽힘 가공체를 구성하는 경우에 있어서의 또 다른 변형예로서, 도 11에 도시한 바와 같이, 하나의 평탄부(4)가 2개의 간극(6)을 포함하고, 그 밖에 3개 평탄부(4)가 간극(6)을 포함하지 않는 굽힘 가공체(1B)를 사용해도 된다. 즉, 굽힘 가공체(1B)는, 대략 직사각형의 3변에 상당하는 굽힘 가공된 피막을 갖는 방향성 전자 강판과, 나머지 1변에 상당하는 평탄한(측면에서 볼 때 직선 형상의) 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 조합하여 구성되어 있다. 이와 같이 2매 이상의 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 굽힘 가공체를 구성하는 경우, 강판의 굽힘 가공체와, 평탄한(측면에서 볼 때 직선 형상의) 강판을 조합해도 된다.

어느 경우에도 권철심 제조 시에 판 두께 방향에 인접하는 2층 간에 간극이 발생하지 않도록 하는 것이 요망된다. 그 때문에, 인접하는 2층의 굽힘 가공체에 있어서, 내측에 배치되는 굽힘 가공체의 평탄부(4)의 외주 길이와, 외측에 배치되는 굽힘 가공체의 평탄부(4)의 내주 길이가 동등해지도록, 강판의 길이 및 굴곡 영역의 위치가 조정되어 있다.

<굴곡부의 변형 쌍정의 수>

본 개시에 따른 권철심(10)에 있어서는, 측면에서 볼 때, 굴곡 영역(5)에 존재하는 변형 쌍정의 수가, 굴곡 영역(5)에 있어서의 판 두께 방향의 중심선의 길이 1㎜당 5개 이하이다.

즉, 「권철심(10)의 하나의 굽힘 가공체(1)의, 하나의 코너부(3)에 포함되는, 모든 굴곡 영역(5)」에 있어서의 판 두께 방향의 중심선의 길이를 LTotal(㎜)이라고 하고, 당해 「권철심(10)의 하나의 굽힘 가공체(1)의, 하나의 코너부(3)에 포함되는, 모든 굴곡 영역(5)」에 포함되는 변형 쌍정의 수를 NTotal(개)이라고 한 경우, NTotal/LTotal(개/㎜)의 값이 5 이하이다.

굴곡 영역(5)에 존재하는 변형 쌍정의 수는, 굴곡 영역(5)에 있어서의 판 두께 방향의 중심선의 길이 1㎜당 4개 이하인 것이 바람직하고, 3개 이하인 것이 더욱 바람직하다. 도 17은, 종래의 권철심을 구성하는 방향성 전자 강판으로부터 성형한 굽힘 가공체의 굴곡 영역에 있어서 발생한 변형 쌍정을 나타내고 있으며, 강판 표면으로부터 내부를 향해서 줄무늬 형상의 변형 쌍정(7)이 관찰된다.

측면에서 볼 때 굴곡 영역(5)에 존재하는 변형 쌍정의 수는, 굽힘 가공체의 둘레 방향(피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 상당) 및 판 두께 방향을 따른 굴곡 영역(5)의 단면을, 광학 현미경을 사용하여 촬영하고, 강판 표면으로부터 내부를 향하는 줄무늬 형상의 변형 쌍정(7)의 수를 하나하나 카운트하면 된다. 변형 쌍정은 강판의 권철심 외주면 및 권철심 내주면에 형성되어 있다. 본 개시에 있어서는, 외주면에 형성된 변형 쌍정과, 내주면에 형성된 변형 쌍정을 합계한다. 또한, 변형 쌍정이 있는 것은, 주사 전자 현미경과 결정 방위 해석 소프트웨어(EBSD: Electron BackScatter Diffraction)를 사용하여 해석 평가함으로써 확인할 수 있다. 또한 변형 쌍정에 대하여, 단면 관찰에 있어서의 배율을 100배로 했을 때에, 이하의 2개의 요건을 충족시키는 변형 쌍정을, 1개의 변형 쌍정으로 한다.

(1) 단면의 판 두께 표면부측(외측)으로부터 판 두께 중심부를 향해 연장되고 색채가 모강판의 색채와 다른 선이다.

(2) 선의 길이가 10㎛ 이상, 선의 폭이 3㎛ 이상이다. 이와 관련하여 선의 길이는, 바람직하게는 180㎛ 이하로 한다.

여기서, 굴곡 영역(5)의 단면 관찰용 시료의 제작 방법에 대하여, 본 개시에 따른 권철심(10)을 예로 들어 설명한다.

굴곡 영역(5)의 단면 관찰용 시료는, 일반적인 단면 조직 관찰과 마찬가지로, 예를 들어 굴곡 영역(5)의 단면을 SiC 연마지 및 다이아몬드 연마에 의해 경면에 마무리한다. 마지막으로 조직을 부식시키기 위해서, 3％ 나이탈에 대하여 피크르산과 염산을 각각 2 내지 3방울 첨가한 용액에 20초 약침지하여, 조직을 부식시킨다. 이에 의해, 굴곡 영역(5)의 단면 관찰용 시료가 제작된다.

또한, 방향성 전자 강판(굽힘 가공체(1))의 판 두께 방향의 중심선의 길이는, 도 8에 있어서의 곡선 KJ의 길이이며, 구체적으로는 이하와 같이 결정된다. 전술한 바와 같이 정의되는 직선 AB와, 방향성 전자 강판(굽힘 가공체(1))의 외주면을 나타내는 선의 교차하는 점을 점 H라고 하고, 당해 점 H와 전술한 원점 C의 중점을 점 I라고 한다. 이때 중심점 A부터 점 I까지의 거리(곡률 반경)를 r'라고 하고, 하기 식 (2')로부터, m'가 산출된다. 이때 방향성 전자 강판(굽힘 가공체(1))의 판 두께 방향의 중심선의 길이는 m'의 2배(2m')로 된다. 또한, 점 K는 선분 EF의 중점, 점 J는 선분 GD의 중점이다.

식（２’）：ｍ’＝ｒ’×（π×φ／１８０）

식 (2') 중, m'는 점 I부터 점 K 및 점 J까지의 길이를 나타내고, r'는 중심점 A부터 점 I까지의 거리(곡률 반경)를 나타낸다.

본 개시에 있어서는, 권철심 1개당 적어도 10개의 굴곡 영역에 대하여, 상기 변형 쌍정의 수를 구하고, 그 평균을, 평가로서의 변형 쌍정의 수로서 채용할 수 있다.

<피막의 건전율>

본 개시에 있어서는, 권철심을 구성하는 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 둘레 방향(피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 상당)에 있어서 피막의 건전율을 규정한다.

본 개시에서는 상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 변형 영향 영역 내의 평탄 영역을 미세한 미소 영역으로 구분하고, 미소 영역 내에서의 「건전율」을 정의한다. 미소 영역 내에서의 「건전율」은, 연속하는 넓은 변형 영향 영역 내에서의 건전율의 변화나 국소적인 피크값을 평가하기 위해서 사용할 수 있다. 본 개시에 있어서는, 미소 영역 내에서의 「건전율」을 「국소 건전율」이라고 칭한다. 또한, 본 개시에 있어서의 「피막의 (국소) 건전율」이란, 방향성 전자 강판에 1차 피막만 형성되어 있는 경우에는 1차 피막의 건전율을 의미하고, 1차 피막 상에 다른 피막이 형성되어 있는 경우에는, 1차 피막 및 1차 피막 상의 다른 피막을 포함한 피막의 건전율을 의미한다. 이하에서는 「국소 건전율」에 대하여 설명한다.

본 개시에 있어서는, 상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서, 미소 영역을, 굽힘 가공체의 외주면의 둘레 방향에 대하여 0.5㎜ 폭(둘레 방향 길이)의 영역으로서 구분한다. 이때, 0.5㎜ 폭의 영역은, 굴곡 영역에 가까운 측부터 구분한다. 굴곡 영역에 가까운 측부터 순서대로 구분하고, 굴곡 영역에 먼 측에서 변형 영향 영역 내의 평탄 영역이 0.5㎜에 미치지 못하는 폭이 되는 경우에는, 폭을 0.5㎜로 하여 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 외측에 하나의 미소 영역을 설정한다. 예를 들어, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 둘레 방향 길이가 6.3㎜인 경우, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 내부에서 0.5㎜ 폭의 미소 영역이 12개 구분되고, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 외측 영역으로 0.2㎜ 더 연신한 1개의 미소 영역이 설정된다. 이 경우, 합계 13개의 미소 영역이 설정된다.

그리고, 상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서의 임의의 위치(미소 영역)의 국소 건전율이 90％ 이상인 것을 바람직한 형태로 한다. 상기 구분으로부터 알 수 있는 바와 같이, 국소 건전율은 상기 평탄 영역에 있어서 0.5㎜ 간격으로 결정되는 값이 되지만, 그 임의의 위치에 대한 값(모든 미소 영역에서의 국소 건전율)이 90％ 이상으로 된다. 바람직하게는 95％ 이상, 더욱 바람직하게는 98％ 이상, 100％가 최고의 상태임은 물론이다.

<건전율의 측정>

상기 건전율을 결정하기 위해서는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 표면(굽힘 가공체의 외주면)에 있어서, 피막이 모강판을 피복하고 있는 영역과 피막의 손상이 발생하고 있는 영역을 인식할 필요가 있다. 이 방법에 대하여 설명한다.

본 개시에 있어서는, 피막 손상의 상황을 디지털 카메라에 의한 표면 관찰 및 관찰 화상의 색조(농담)에 의해 판별한다. 피막이 손상되어 있는 영역은, 피막이 손상되지 않은 영역보다 밝은 색조로 관찰된다는 것을 이용한다. 보다 구체적으로는, 본 개시에 있어서는, (1) 손상이 일어나지 않은 영역에 있어서의 화상의 명도와, (2) 손상이 발생하고 있는 영역에 있어서의 화상의 명도를 미리 취득해 둔다. 그리고, (3) 평가 대상으로 하는 영역의 화상을 취득하고, (4) 사전에 취득해 둔 2종류의 명도에 기초하여, 평가 대상으로 하는 영역의 화상에 있어서의 손상의 유무를 판단하고, 각 미소 영역의 건전율(손상이 발생하지 않은 면적률)을 산출한다.

구체적으로는, (1) 처음에, 피막 손상이 일어나지 않은 영역에 있어서의 화상의 명도를 취득한다. 이때, 피막 손상이 일어나지 않은 평탄 영역 A(굴곡 영역으로부터 충분히 이격된 평탄 영역 A)를 5개소 이상 관찰하고, 그 화상의 평균 명도 BA를 구한다. 이때 평탄 영역 A는, 굴곡 영역으로부터, 강판 판 두께의 40배를 초과해서 둘레 방향으로 이격된 영역이면 문제 없다. 또한, 5개소 이상 관찰할 때에는, 권철심을 형성하는 굽힘 가공체(강판)가 5매 이상인 경우, 서로 다른 5매 이상의 굽힘 가공체에 있어서, 둘레 방향의 위치가 동등한 영역 각각을 관찰하는 것이 바람직하다. 이와 같은 5매 이상의 굽힘 가공체로서는, 판 두께 방향(적층 방향)의 가장 외측에 위치하는 굽힘 가공체, 및 가장 내측에 위치하는 굽힘 가공체를 포함하며, 또한, 판 두께 방향과 동등한 간격을 두고 배치된 5매 이상의 굽힘 가공체를 선정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 각 굽힘 가공체에 있어서 화상을 취득하는 대상이 되는 판폭 방향의 위치는, 판폭 방향의 중앙인 것이 바람직하다. 또한, 화상의 크기는, 한 변이 0.5㎜인 정사각형인 것이 바람직하다.

또한 (2) 피막 손상이 발생하고 있는 영역에 있어서의 화상의 명도를 취득한다. 이때, 예를 들어 손상 영역의 시료를 제작한 다음에 화상의 명도를 취득한다. 손상 영역의 시료는 다음과 같이 제작한다. 우선, 굽힘 가공체의 피막 손상이 일어나지 않은 평탄 영역(굴곡 영역으로부터 충분히 이격된 평탄 영역)으로부터, 손상용 시료를 잘라낸다. 손상용 시료로서는, 한 변이 20㎜인 정사각형을 예시할 수 있다. 이 시료를 예를 들어 TP 기켄(주) 제조의 내굴곡성 시험기(원통형 맨드럴법)의 타입 Ⅱ형을 사용하여 JIS K-5600에 기재된 방법에 의해 반경 3㎜로 굽힘 가공을 행한다. 또한 해당 굽힘부에 대하여, 내측과 외측을 반대로 하여 폄 조작을 행한다. 이상의 굽힘 및 폄 조작을 3회 실시하고, 피막을 충분히 손상시킨 시료를 얻는다. 해당 시료에 있어서 굽힘-폄 조작을 행한 영역 B를 5개소 이상 관찰하고, 그 화상의 평균 명도 BB를 구한다. 5개소 이상 관찰할 때에는, 권철심을 형성하는 굽힘 가공체(강판)가 5매 이상인 경우, 서로 다른 5매 이상의 굽힘 가공체에 있어서, 둘레 방향의 위치가 동등한 영역 각각으로부터 시료를 잘라내어 관찰하는 것이 바람직하다. 5매 이상의 굽힘 가공체의 선정 방법, 시료를 취득하는 대상이 되는 판폭 방향의 위치, 화상의 크기에 대해서는, 상기 (1)에 예시한 조건과 마찬가지인 것이 바람직하다.

또한 (3) 본 개시의 평가 대상이 되는 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 변형 영향 영역 내의 평탄 영역을 5개소 이상 관찰한다. 즉, 상기 (1), (2)와 마찬가지로, 우선 5매 이상의 굽힘 가공체를 선정한다. 선정된 각 굽힘 가공체에 있어서 변형 영향 영역 내에 설정되는 모든 미소 영역을 관찰한다. 이에 의해, 변형 영향 영역 내의 모든 미소 영역(즉, 평탄 영역)이 5개소 이상 관찰되게 된다. 또한, 각 미소 영역에 있어서 화상을 취득하는 대상이 되는 판폭 방향의 위치는, 판폭 방향의 중앙인 것이 바람직하다. 또한, 화상의 크기는, 한 변이 0.5㎜인 정사각형인 것이 바람직하다.

이들 (1) 내지 (3)의 관찰 자체는 관찰 기기에 한정되지는 않는다. 예를 들어 일반적인 시판 중의 디지털 카메라로서, Canon사 제조 PowerShot SX710 HS(BK)를 들 수 있다. 화상 관찰의 해상도는 자구 화상의 1 화소당 공간 분해능이 20㎛ 이하가 되도록 설정한다. 또한, 작업 공정수의 관점에서는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 측정에 있어서도, 5개소(5매)의 관찰에 그치는 것이 바람직하다. 또한, 권철심을 형성하는 굽힘 가공체(강판)가 5매 미만인 경우 등에는, 1매의 굽힘 가공체에 있어서 복수 개소, 관찰해도 된다.

다음으로 (4) 변형 영향 영역을 촬영한 각 화상을, 농도 변위 계측 소프트웨어「Gray-val」(가부시키가이샤 라이브러리 제조)을 사용하여, 화상 처리한다. 해당 화상을 명도 BA와 명도 BB의 평균 명도(즉, (BA+BB)/2)를 경계로 하여 2치화하고, 경계값보다 어두운(명도가 낮은) 영역을, 피막이 손상되지 않은 건전한 영역으로서, 그 면적률을 구한다. 본 개시에서는, 5개소 이상의 변형 영향 영역 각각에 대하여 상기의 「국소 건전율」을 구하고, 5개소 이상의 측정을 평균하여, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에서의 「국소 건전율」을 얻는다. 즉, 우선, 변형 영향 영역 내의 모든 미소 영역에 대하여, 5개소 이상의 「국소 건전율」을 구한다. 다시 말해, 이 단계에서는, (미소 영역의 총 수)×(5개소 이상)의 국소 건전율(기초가 되는 국소 건전율)이 구해진다. 그리고 나서, 변형 영향 영역 내의 모든 미소 영역 각각에 대한 평균의 국소 건전율(평균 국소 건전율)을 구한다. 즉, 5매 이상의 굽힘 가공체에 있어서, 대응하는 미소 영역에 대하여 산출된 「기초가 되는 국소 건전율」의 평균값을 산출한다. 다시 말해, 이 단계에서, 미소 영역의 총 수와 동일 수의 국소 건전율이 구해진다.

본 개시에 따른 권철심에서는, 변형 영향 영역 내의 모든 미소 영역에 대한 「평균 국소 건전율」이, 전술한 바와 같이 90％ 이상이 된다.

[권철심의 제조 방법]

다음으로, 본 개시에 따른 권철심의 제조 방법에 대하여 설명한다.

상술한 본 개시에 따른 권철심을 제조하는 방법은 특별히 한정되지는 않지만, 이하에 설명하는 본 개시에 따른 권철심의 제조 방법에 보다 적합하게 제조된다.

즉, 본 개시에 따른 권철심의 제조 방법은, 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 준비하는 강판 준비 공정과,

상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터, 상기 피막이 외측이 되도록 굽힘 가공한 굴곡 영역과, 상기 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역을 갖는 굽힘 가공체로 성형하는 공정이며, 상기 굽힘 가공체의 상기 굴곡 영역이 되는 부분이 45℃ 이상 500℃ 이하로 가열되고, 또한, 상기 가열된 상기 굴곡 영역이 되는 부분에 인접하고, 상기 굴곡 영역의 중심으로부터 둘레 방향의 양측으로 각각 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께의 40배의 영역을 변형 영향 영역이라 하고, 해당 변형 영향 영역 내의 상기 평탄 영역이 되는 부분의 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 있어서의 임의의 위치에서의 온도 구배가 400℃/㎜ 미만이 되는 조건에서 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 상기 굽힘 가공하여 상기 굽힘 가공체로 성형하는 굽힘 가공 공정과,

복수의 상기 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층하는 적층 공정을

포함한다.

(강판 준비 공정)

우선, 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 준비한다. 피막을 갖는 방향성 전자 강판은 제조해도 되고, 시판품을 입수해도 된다. 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 모강판 구성, 피막의 구성, 제조 방법 등에 대해서서는 전술한 바와 같기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.

(굽힘 가공 공정)

다음으로, 필요에 따라 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 원하는 길이로 절단한 후, 피막이 외측이 되도록, 환상의 굽힘 가공체로 성형한다. 이때, 이하의 (1), (2)를 충족하는 조건에서 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하여 굽힘 가공체로 성형한다.

(1) 굽힘 가공체의 굴곡 영역이 되는 부분(굴곡 영역 형성부)이 45℃ 이상 500℃ 이하로 가열된다.

(2) 상기 (1)과 같이 가열된 굴곡 영역 형성부에 대하여 인접하는 평탄 영역이며, 변형 영향 영역 내에 위치하는 평탄 영역에 있어서, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 있어서의 임의의 위치에서의 온도 구배가 400℃/㎜ 미만이 된다.

피막을 갖는 방향성 전자 강판을, 상기 조건을 충족하도록 굽힘 가공체(1)로 성형한다. 전술한 바와 같이, 굽힘 가공체는, 굽힘 가공한 굴곡 영역과, 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역을 갖는다. 굽힘 가공체(1)에서는, 평탄부와 코너부가 교대로 연속한다. 각 코너부에 있어서, 인접하는 2개의 평탄부가 이루는 각이 대략 90°이다.

굽힘 가공의 방법을, 도면을 참조하여 설명한다. 도 12는, 권철심(10)의 제조 방법에 있어서의 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 굽힘 가공 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.

가공기(이하, 굽힘 가공 장치(20)라고도 함)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 도 12의 (A)에 도시한 바와 같이, 통상, 프레스 가공을 위한 다이스(22)와 펀치(24)를 갖고, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 고정하는 가이드(23) 등을 더 갖고 있다. 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)은, 반송 방향(25)의 방향으로 반송되고, 미리 설정된 위치에서 고정된다(도 12의 (B)). 이어서 펀치(24)로 미리 설정된 소정의 힘으로 가압 방향(26)의 소정의 위치까지 가압함으로써, 원하는 굽힘 각도 φ의 굴곡 영역을 갖는 굽힘 가공체(1)가 얻어진다.

-굴곡 영역 주변의 가열-

본 개시의 권철심의 제조 방법에 있어서는, 이와 같은 굽힘 가공 공정에 있어서, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 굴곡 영역 형성부의 온도를 적절한 범위로 조정한다. 또한, 변형 영향 영역 내의 임의의 위치에 있어서의 상기 길이 방향의 국소적인 온도 구배를 적절한 범위로 한다. 그리고 나서 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하여 굽힘 가공체로 성형한다.

상기 영역을 가열하는 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, (1) 가열한 금형에 접촉시킨 가열, (2) 고온로 내에서 유지한 가열, (3) 유도 가열, (4) 통전 가열, (5) 할로겐 히터 등 고에너지선(예를 들어 적외선)을 조사한 가열 등 일반적으로 금속판을 가열하는 방법을 적용할 수 있다. 이러한 종류의 가열 방법을 포함하는 제조 방법의 일례로서, 이하의 방법이 있다. 이 방법은, 예를 들어 도 13에 도시한 제1 예의 권철심 제조 장치(40A)와 같이, 기본적으로는 굽힘 가공 장치(20)의 직전에 설치한 가열 장치(30A)(가열로)에서 적절하게 강판을 가열하는 공정을 포함한다. 또한 이 방법은, 가열한 강판을 굽힘 가공 장치(20)로 반송하고, 고온 상태의 강판을 굽힘 가공하는 공정을 포함한다. 즉, 가열 장치(30A)를 사용하여, 방향성 전자 강판(21)의 굴곡 영역 형성부뿐만 아니라, 굴곡 영역 형성부에 대하여 길이 방향에 인접하는 평탄 영역 형성부도 포함해서 가열해 둔다. 이에 의해, 굴곡 영역 형성부를 굽힘 가공할 때에, 변형 영향 영역에 있어서의 온도 구배를 완만하게 할 수 있다. 단, 금형에 접촉시켜 가열하는 방법에 있어서 가열 금형을 그대로 가공 금형으로서 사용하는 경우, 가열 장치(30A)로부터 굽힘 가공 장치(20)로의 반송에 상당하는 수순은 생략된다.

또한, 도 13에 도시한 제1 예의 권철심의 제조 장치(40A)를 사용한 권철심의 제조 방법은, 강판 준비 공정의 후에, 굽힘 가공 공정의 전에, 강판 가열 공정을 구비하고 있다. 강판 가열 공정은, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열하는 공정이다.

권철심의 제조 장치(40A)는, 데코일러(50)와, 핀치롤(60)과, 가열 장치(30A)와, 굽힘 가공 장치(20)를 구비하고 있다.

데코일러(50)는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)의 코일(27)로부터, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 권출한다. 데코일러(50)로부터 권출된 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)은, 가열 장치(30A) 및 굽힘 가공 장치(20)를 향해 반송된다.

가열 장치(30A)는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열한다. 가열 장치(30A)에는, 코일(27)로부터 권출된 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)이 반송된다. 가열 장치(30A)는, 예를 들어 유도 가열 또는 고에너지선의 조사에 의해 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열하는 것이 바람직하다. 가열 장치(30A)로서는, 예를 들어 소위 유도 가열 방식이나 적외선 가열 방식 등의 가열로를 들 수 있다. 가열 장치(30A)는, 굽힘 가공 장치(20)로 반송되기 직전의 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열한다.

핀치롤(60)은, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열 장치(30A)로 반송한다. 핀치롤(60)은, 가열 장치(30A) 내에 공급되기 직전의 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)의 반송 방향을 조정한다. 핀치롤(60)은, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)의 반송 방향을 수평 방향으로 조정한 후, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열 장치(30A) 내에 공급한다. 또한, 핀치롤(60)은 없어도 된다.

굽힘 가공 장치(20)는, 가열 장치(30A)로부터 반송된 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 굽힘 가공한다. 굽힘 가공 장치(20)는, 상기 다이스(22)와, 상기 펀치(24)와, 상기 가이드(23)와, 커버(28)를 구비하고 있다. 커버(28)는, 다이스(22), 펀치(24) 및 가이드(23)를 덮는다. 굽힘 가공 장치(20)는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 절단한 후, 굽힘 가공한다. 굽힘 가공 장치(20)는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 소정의 길이로 절단하는 도시하지 않은 절단기를 더 구비하고 있다.

또한, 도 13에 도시한 제1 예의 권철심 제조 장치(40A) 대신에, 도 14에 도시한 제2 예의 권철심 제조 장치(40B)를 채용할 수도 있다. 제2 예의 제조 장치(40B)에서는, 가열 장치(30B)가, 제1 예의 가열 장치(30A)와 다르다. 가열 장치(30B)는, 코일(27), 및 코일(27)로부터 권출되어 굽힘 가공 장치(20)로 반송되는 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 가열한다. 또한 가열 장치(30B)는, 굽힘 가공 장치(20)는 가열하지 않는다.

제1 예, 제2 예 각각의 권철심의 제조 장치(40A, 40B) 및 각 제조 장치(40A, 40B)에 의해 실시되는 권철심의 제조 방법에 의하면, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 굽힘 가공하기 전에 가열한다. 따라서, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)에 있어서 굽힘 가공의 대상이 되는 영역의 전체를 가열할 수 있다. 다시 말해, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21) 중, 굽힘 가공 시에 금형(다이스(22)나 펀치(24))이 접촉하는 부분뿐만 아니라, 그 부분에 인접하는 부분도 가열해 둘 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은, 변형 영향 영역 내의 임의의 위치에 있어서의 상기 길이 방향의 국소적인 온도 구배를 적절한 범위로 한 다음에, 피막을 갖는 방향성 전자 강판(21)을 굽힘 가공할 수 있다.

굴곡 영역의 가열 온도(도달 온도)는, 예를 들어 가열 장치(30A, 30B)의 출력(노 온도, 전류값 등)이나 가열 시의 유지 시간 등으로 제어할 수 있다. 또한 변형 영향 영역의 온도 구배는, 가열 출력 자체(즉, 가열 출력의 강도)를 적절하게 변동시키거나, 강판의 반송 속도나 노체의 길이(균열대 길이)를 조정하여 가열 장치(30A, 30B) 내에서의 강판의 체류 시간을 변동시키거나 함으로써 제어할 수 있다. 이때, 가열 영역으로부터 비가열 영역으로의 열전도 등도 고려할 필요가 있다. 이들의 구체적 조건은, 사용하는 강판, 가열 장치(30A, 30B) 등에 따라 다른 것이 당연하며, 정량적인 조건을 일률적으로 나타내고 규정함을 의도하는 것은 아니다. 이 때문에, 본 개시에서는 후술하는 온도 측정에서 얻어지는 온도 분포에 의해 가열 상태를 규정하기로 한다. 단, 이와 같은 제어는, 통상 작업으로서 강판의 열처리를 실시하고 있는 당업자라면 후술하는 바와 같은 강판 온도의 측정 데이터를 기초로 하여, 사용하는 강판, 가열 장치(30A, 30B)에 따라서, 원하는 온도 상태를 실용적인 범위에서 재현하는 것은 용이하며, 본 개시의 권철심 및 그 제조 방법의 실시를 저해하는 것은 아니다.

-굴곡 영역 주변의 온도 측정-

여기서, 본 개시가 규정하는, 굽힘 가공에 있어서의 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 온도는 이하와 같이 측정한다.

기본적으로는 해당 온도는, 가열 장치로부터 굽힘 가공 장치에 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 반송되는 과정에서 측정한다. 구체적으로는 가열 장치와 굽힘 가공 장치의 사이에 미소 스폿 측정용 방사 온도계(일례로서, 재팬 센서 가부시키가이샤 제조 TMHX-CSE0500(H))를 설치하고, 당해 온도계에 의해, 응답 속도 0.01s, 영역 Φ0.7㎜의 정밀도로 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 있어서의 온도를 연속적으로 측정한다. 이때, 강판의 반송 속도, 온도계의 측정 스폿의 주사 속도를 조정하고, 강판 길이 방향에서의 측정 간격이 0.5㎜(즉, 미소 영역의 폭과 동일)가 되도록 측정한다. 얻어진 온도 측정값으로부터 굴곡 영역의 가열 온도, 변형 영향 영역의 온도 구배 평가가 가능해진다.

이때, 0.5㎜ 간격의 측정점은, 굴곡 영역의 중심을 기점으로 하여 설정한다. 해당 중심점으로부터 순서대로 측정점을 설정하면, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역과 외부 영역의 경계부에서는, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 내부만의 측정점에서는 온도 구배를 결정할 수 없는 경우가 있다. 이 경우에는, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 외측을 향해 간격이 0.5㎜인 하나의 측정점에서의 온도를 사용하여 온도 구배를 결정하기로 한다. 예를 들어, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역의 경계부에 있어서, 경계로부터 내부측으로 0.3㎜, 경계로부터 외부측으로 0.2㎜이고 0.5㎜의 간격으로 되어 있는 2점의 온도로부터 경계를 포함하는 영역 구간의 온도 구배가 결정된다.

또한, 가열 금형을 그대로 가공 금형으로서 사용하는 방법에 있어서는, 상기 「반송 과정」에서의 온도 측정을 할 수 없으므로, 가공이 완료되고, 가공 장치로부터 반출된 직후의 강판 온도를 마찬가지의 조건에서 측정한다.

-굴곡 영역 주변의 온도 제어-

본 개시의 제조 방법에서는, 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 굴곡 영역 형성부의 온도를 45℃ 이상 500℃ 이하로 조정한다. 상기 온도 측정에 있어서 굴곡 영역 내에서 온도 변동이 존재하는 것을 생각할 수 있지만, 본 개시에 있어서는, 굴곡 영역 내의 평균 온도를 사용한다. 45℃ 미만이면, 굴곡 영역에서의 변형 쌍정의 발생을 억제할 수 없다. 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱 바람직하게는 150℃ 이상이다. 또한, 500℃를 초과하면 피막이 변질되어 적층한 강판의 용착이 현저해짐과 함께 적정한 피막 장력이 상실되어 철손이 크게 저하된다. 바람직하게는 400℃ 이하, 더욱 바람직하게는 300℃ 이하이다. 당해 온도 범위로 설정함으로써, 굴곡 영역에서의 변형 쌍정의 발생을 억제하여 굴곡 영역의 철손 악화를 회피한다고 하는 공지된 장점을 얻을 수 있다. 또한, 자구를 세분화하여 저철손화를 도모한 방향성 전자 강판, 소위 비내열형 자구 제어재(ZDKH)는, 가열에 의해 온도가 300℃를 초과하면, 자구 제어 효과가 소실될 가능성이 있다. 그 때문에, 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로 하고, 비내열형 자구 제어 강판을 사용하는 경우에는, 굴곡 영역 형성부의 온도의 상한은 300℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 변형 영향 영역의 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 있어서의 온도 구배를 적절하게 제어한다. 이에 의해, 강판을 가열하여 굽힘 가공을 행하여 굴곡 영역을 형성할 때에, 굴곡 영역에 인접해서 존재하는 평탄 영역에 있어서 발생하는 피막 박리를 억제하는 것이 가능해진다.

본 개시에서 제어해야 할 것은, 변형 영역 내의 임의의 위치에 있어서의 국소적인 온도 구배이다. 본 개시에 있어서는, 상기에서 설명한 측정에 의해 얻어지는 0.5㎜ 간격의 온도 분포를 사용하고, 0.5㎜ 간격의 온도 구배에 대하여, 이 온도 구배(국소 온도 구배)의 절댓값의 최댓값을 400℃/㎜ 미만으로 한다. 변형 영향 영역 내에 있어서, 이 최댓값이 400℃/㎜ 이상이 되면 평탄부에 있어서 온도 구배에 기인한 피막 박리가 현저해진다. 온도 구배는, 바람직하게는 350℃/㎜ 미만, 더욱 바람직하게는 250℃/㎜ 미만, 더욱 바람직하게는 150℃/㎜ 미만이다. 또한 온도 구배는, 3℃/㎜ 이상인 것이 바람직하고, 5℃/㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 온도 구배의 적합한 범위는, 이들 적합한 상한값 및 하한값을 적절히 조합함으로써 설정된다.

또한, 해당 국소 온도 구배는, 적용하는 방향성 전자 강판의 판 두께 영향을 고려하여, 보다 최적으로 제어하는 것이 가능하다. 본 개시에서는 이것을, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께와 상기 국소 온도 구배의 절댓값의 곱으로서 규정한다. 해당 곱을 100℃ 미만으로 함으로써 피막의 손상을 현저하게 억제하는 것이 가능해진다. 바람직하게는, 90℃ 미만, 더욱 바람직하게는 60℃ 미만, 더욱 바람직하게는 40℃ 미만이다. 이 곱은 1℃ 이상인 것이 바람직하고, 2℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 곱의 적합한 범위는, 이들 적합한 상한값 및 하한값을 적절히 조합함으로써 설정된다.

이와 같은 제어가 가능해지는 이유는 명확하지 않지만 이하와 같이 생각하고 있다. 본 개시에서의 온도 구배는, 변형 영향 영역에서의 변형의 발생에 관련된 피막의 손상을 피하기 위한 요인임은 이미 설명하였다. 이때, 해당 변형 영향 영역에서 발생하는 가공에 기인하는 변형의 크기는, 굽힘 가공되는 강판의 판 두께에 의존한다고 생각된다. 즉, 판 두께가 두꺼울수록, 외면측, 특히 피막이 존재하는 최표층 영역에서의 변형이 커진다고 생각된다. 이 때문에, 판 두께가 두꺼울수록 온도 구배도 낮은 값으로 제어해야 할 상황이 된다고 생각된다. 본 발명자들은 이 점을, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께와 상기 국소 온도 구배의 절댓값의 곱으로서 규정할 수 있다고 생각하고 있다.

또한, 도 2, 도 3에 도시한 권철심과 같이, 하나의 코너부(3)에 굴곡 영역이 2개 이상 존재하는 굽힘 가공체를 제조하는 경우, 각 굴곡 영역에 대한 변형 영향 영역이 중복되는 영역이 존재하는 경우가 있다. 하나의 코너부(3)에 굴곡 영역이 2개 이상 존재하는 굽힘 가공체를 제조하는 경우는, 이러한 중복되는 영역도 포함하고, 모든 변형 영향 영역에 있어서의 온도 구배가 상기를 만족시키도록 굽힘 가공을 행하면 된다.

(적층 공정)

상기와 같은 굽힘 가공 공정을 거침으로써 얻은 복수의 굽힘 가공체를, 각 굽힘 가공체의 피막이 외측이 되도록 판 두께 방향으로 적층한다. 즉, 굽힘 가공체(1)를, 코너부(3)끼리를 위치 정렬하고, 판 두께 방향으로 겹쳐서 적층하고, 측면에서 볼 때 대략 직사각 형상의 적층체(2)를 형성한다. 이에 의해, 본 개시에 따른 저철손의 권철심을 얻을 수 있다. 얻어진 권철심은, 더욱 필요에 따라 공지된 결속 밴드나 체결구를 사용하여 고정해도 된다.

또한, 상기 설명에서는, 굽힘 가공체(1)를 4개 적층시키는 경우에 대하여 설명하였지만, 적층시키는 굽힘 가공체(1)의 수는 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 본 개시에 따른 권철심은, 굴곡 영역에 추가하여, 해당 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역에 있어서도, 피막의 박리가 억제되고 있으므로, 저철손화할 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시 형태에 의하면, 권철심을, 트랜스, 리액터, 노이즈 필터 등의 자심 등, 종래 공지된 어느 용도에도 적합하게 사용할 수 있다.

본 개시는, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 개시의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이라도 본 개시의 기술적 범위에 포함된다.

실시예

이하, 실시예(실험예)에 대하여 설명하지만, 본 개시에 따른 권철심 및 그 제조 방법은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 개시에 따른 권철심 및 그 제조 방법은, 본 개시의 요지를 일탈하지 않고, 본 개시의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다. 또한, 이하에 나타내는 실시예에서의 조건은, 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 조건예이다.

[권철심의 제조]

전술한 화학 조성을 갖는 모강판에 대하여, 1차 피막으로서, 포르스테라이트(Mg₂SiO₄)를 포함하는 유리 피막(두께 1.0㎛)과, 인산 알루미늄을 함유하는 2차 피막(두께 2.0㎛)을 이 순서로 형성하였다. 또한, 강판 표면에 압연 방향으로 4㎜ 간격으로, 압연 방향에 직교하는 방향으로 레이저 조사를 행함으로써 자구를 세분화한 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 복수 준비하였다.

이들 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 굴곡 영역 형성부를 25℃ 내지 600℃의 온도 범위로 제어하고, 또한, 변형 영향 영역의 온도 구배를 제어한 굽힘 가공을 행하여, 굴곡 영역을 갖는 굽힘 가공체를 얻었다.

강판의 판 두께, 하나의 굴곡 영역의 곡률 반경, 하나의 굴곡 영역의 굽힘 각도, 굴곡 영역의 가열 온도(국소 영역 온도), 국소 온도 구배는 표 1에 나타내는 바와 같다.

또한, 강판은 가공 장치의 전에 설치한 유도 가열 코일(가열 장치)로 가열하고, 가열 후, 굽힘 가공 장치로 반송하는 과정에서 강판의 온도를 전술한 방법으로 측정하였다.

다음으로, 이 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층함으로써, 도 15에 도시된 치수의 권철심을 얻었다. 적층 매수는 사용한 강판의 판 두께에 따라서, 0.23㎜의 강판에서는 200매, 0.50㎜의 강판에서는 90매, 0.15㎜의 강판에서는 306매, 0.35㎜의 강판에서는 131매이다. 도 15는 굴곡 영역의 굽힘 각도가 45°의 권철심(도 1 및 도 2의 권철심(10))을 나타내지만, 본 실시예에서는 굽힘 각도가 90°인 권철심(도 4의 권철심(10B))도 동일한 치수로 제작하고 있다.

실험 No. 1 내지 29는, 변형 영향 영역 전체에 걸쳐서 완만하게 온도 구배가 형성되도록 가열한 예이다. 실험 No. 30 내지 49는, 변형 영향 영역 내의 특정한 영역에 있어서 온도 변화가 일어나도록, 즉 특정한 영역에 있어서 온도 변화가 일어나도록 가열한 예이다.

[평가]

<굴곡 영역의 변형 쌍정의 수>

전술한 바와 같이, 단면 조직 관찰에 의해 변형 쌍정의 수를 측정하였다.

<피막의 용착>

권철심의 적층된 강판을 박리해 가서, 피막의 용착의 유무를 5단계로 평가하였다. 굴곡부에 있어서의 용착 면적의 비율이, 80％ 초과를 「5」, 80％ 이하 60％ 초과를 「4」, 60％ 이하 40％ 초과를 「3」, 40％ 이하 20％ 초과를 「2」, 20％ 이하를 「1」로서 평가하였다.

또한, 용착을 평가하는 간접적인 방법으로서, 상기 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 강판의 용출 P를 측정하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 금회에는 강판의 피막 용착을 직접적으로 평가하였다. 그 이유로서는, 전술한 바와 같이, 온도 구배가 너무 높은 것을 기인으로 하여, 피막에 변형이 국부에 불균일하게 잔류하여 강판 표층의 형상이 국부적으로 거칠어진 경우, 강판을 적층했을 때에 용착의 원인이 되기 때문이다. 즉, 피막의 용착에는, 피막의 손상이 영향을 미치는 것은 물론, 피막의 미시적인 형상도 영향을 미치기 때문에, 이들 영향을 포함한 종합적인 지표로서, 직접적인 평가가 바람직하기 때문이다.

<피막의 건전율의 측정>

굽힘 가공체의 표면(외주면)을 디지털 카메라(Canon사 제조 PowerShot SX710 HS(BK))로 촬영하고, 농도 변위 계측 소프트웨어 「Gray-val」을 사용하여, 전술한 <건전율의 측정>에 기재된 바와 같이, 피막의 손상 영역과 건전 영역을 확정하고, 피막의 건전율을 구하였다.

구체적으로는, 우선, 권철심을 형성하는 복수의 굽힘 가공체로부터, 5매의 굽힘 가공체를 선정하였다. 5매의 굽힘 가공체로서는, 판 두께 방향(적층 방향)의 가장 외측에 위치하는 굽힘 가공체, 및 가장 내측에 위치하는 굽힘 가공체를 포함하며, 또한, 판 두께 방향과 동등한 간격을 두고 배치된 5매의 굽힘 가공체를 선정하였다. 그리고, 이들 5매의 굽힘 가공체를 대상으로 하여, <건전율의 측정> (1)에 기재된 평균 명도 BA, (2)에 기재된 평균 명도 BB를 구하였다. 또한, (3)에 기재한 바와 같이, 상기 5매의 굽힘 가공체 각각에 있어서, 모든 미소 영역에서 화상을 취득하였다. 그리고 나서, (4)에 기재한 바와 같이, (3)에서 취득한 미소 영역의 화상에 있어서의 국소 건전율(이하, 「기초가 되는 국소 건전율」이라고 함)을 측정한 후, 모든 미소 영역에 관한 평균의 국소 건전율(이하, 「평균 국소 건전율」이라고 함)을 구하였다. 기초가 되는 국소 건전율의 총 수는, 미소 영역의 수의 5배(5매분)가 된다. 평균 국소 건전율의 총 수는, 미소 영역의 총 수가 된다.

여기서 표 1, 표 2에는, 피막의 건전율로서, 제1 국소 건전율과, 제2 국소 건전율을 기재하고 있다.

제1 국소 건전율은, 모든 평균 국소 건전율 중, 가장 낮은 값을 나타내고 있다. 즉, 제1 국소 건전율이 90％ 이상이면, 모든 미소 영역에 대한 평균 국소 건전율이 90％ 이상으로 된다.

제2 국소 건전율은, 모든 기초가 되는 국소 건전율 중, 가장 낮은 값을 나타내고 있다. 즉, 제2 국소 건전율이 50％ 이상이면, 모든 미소 영역에 대한 기초가 되는 국소 건전율이 50％ 이상으로 된다.

또한, 용착이 심한 일부의 샘플에 대해서는 건전율의 적절한 측정을 할 수 없었다(표 1, 표 2에서는 "-"로 표기).

<권철심의 철손값 측정>

실험예의 권철심에 대하여, 각각 JIS C 2550-1에 기재된 엡스타인 시험기에 의한 전자 강대의 자기 특성의 측정 방법에 있어서의 여자 전류법을, 주파수 50㎐, 자속 밀도 1.7T의 조건에서 측정을 행하고, 철손값 W_A를 구하였다.

표 1, 표 2의 결과로부터, 굴곡 영역 형성부를 45℃ 이상 500℃ 이하로 가열하고, 또한, 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서 온도 구배를 적절하게 제어하여 성형한 굽힘 가공체를 사용한 권철심에서는, 철손의 악화가 억제되었다. 또한, 철손의 평가에 있어서는, 특히 강판 판 두께의 차이에 의해 철손의 절댓값 레벨이 크게 다르기 때문에, 동일한 판 두께의 조건 내에서 비교해야 할 부분에는 주의를 요한다.

또한, 실험 No. 34 내지 49에 있어서, 강판 판 두께의 차이에 의한 국소 온도 구배가 특성 변화 거동에 미치는 영향을 비교하면, 판 두께를 고려한 온도 구배(국소 온도 구배×판 두께)를 적절하게 제어함으로써, 보다 바람직한 결과가 얻어진다는 것을 알 수 있다.

또한, 실험 No. 36, 36-(a), 36-(b) 및 No. 48, 48-(a), 48-(b)에 있어서, 제2 국소 건전율이 특성 변화 거동에 미치는 영향을 비교하면, 제2 국소 건전율이 50％ 이상인 것, 나아가 60％ 이상인 것, 70％ 이상인 것, 80％ 이상인 것, 90％ 이상임으로써, 이 기재된 순서에 따라 바람직한 결과가 얻어진다는 것을 알 수 있다.

본 개시에 의하면, 철손이 억제된다. 따라서, 산업상 이용가능성은 크다.

1, 1a: 굽힘 가공체
2: 적층체
3: 코너부
4, 4a, 4b: 평탄부
5, 5a, 5b, 5c: 굴곡 영역
6: 간극
8: 평탄 영역
10: 권철심
20: 굽힘 가공 장치
30A, 30B: 가열 장치
40A, 40B: 제조 장치
21: 피막을 갖는 방향성 전자 강판
22: 다이스
23: 가이드
24: 펀치
25: 반송 방향
26: 가압 방향

Claims (22)

1. 방향성 전자 강판의 적어도 편면에 피막이 형성된 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터 상기 피막이 외측이 되도록 성형한 복수의 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층함으로써 구성된 권철심이며,
   상기 굽힘 가공체는, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공한 굴곡 영역과, 상기 굴곡 영역에 인접하는 평탄 영역을 갖고,
   측면에서 볼 때, 상기 굴곡 영역에 존재하는 변형 쌍정의 수가, 상기 굴곡 영역에 있어서의 상기 판 두께 방향의 중심선의 길이 1㎜당 5개 이하이고,
   상기 굽힘 가공체의 외주면에 있어서의 상기 굴곡 영역의 중심으로부터 둘레 방향의 양측으로 각각 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께의 40배의 영역을 변형 영향 영역이라 하고, 해당 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서의, 상기 둘레 방향을 따른 임의의 위치에 대하여, 상기 피막이 손상되지 않은 면적의 비율이 90％ 이상인, 권철심.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변형 영향 영역에, 상기 둘레 방향을 따라 0.5㎜마다 구획되는 복수의 미소 영역을 규정하고,
   또한, 상기 복수의 굽힘 가공체 각각에 있어서의 상기 복수의 미소 영역 각각에서의 상기 비율을, 기초가 되는 국소 건전율이라 규정하고,
   또한, 상이한 상기 굽힘 가공체에 있어서, 상기 둘레 방향의 위치가 동등하게 되는 각 상기 미소 영역에서의 상기 기초가 되는 국소 건전율의 평균값을, 평균 국소 건전율로 했을 때에,
   상기 둘레 방향의 위치가 상이한 모든 상기 미소 영역에 있어서의 상기 평균 국소 건전율이 90％ 이상이고, 또한, 모든 상기 기초가 되는 국소 건전율이 50％ 이상인, 권철심.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 권철심을 제조하는 권철심의 제조 방법이며,
   상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 준비하는 강판 준비 공정과,
   상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판으로부터 상기 굽힘 가공체로 성형하는 공정이며, 상기 굽힘 가공체의 상기 굴곡 영역이 되는 부분이 45℃ 이상 500℃ 이하로 가열되고, 또한, 상기 변형 영향 영역 내의 평탄 영역에 있어서, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 길이 방향에 있어서의 임의의 위치에서의 국소 온도 구배의 절댓값이 400℃/㎜ 미만이 되는 조건에서 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하여 상기 굽힘 가공체로 성형하는 굽힘 가공 공정과,
   복수의 상기 굽힘 가공체를 판 두께 방향으로 적층하는 적층 공정을
   포함하는, 권철심의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 굽힘 가공 공정에 있어서, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판의 판 두께와 상기 국소 온도 구배의 절댓값의 곱이 100℃ 미만이 되는 조건에서 상기 굽힘 가공을 행하는, 권철심의 제조 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 강판 준비 공정의 후에, 상기 굽힘 가공 공정의 전에, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는 강판 가열 공정을 구비하고 있는, 권철심의 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 강판 준비 공정의 후에, 상기 굽힘 가공 공정의 전에, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는 강판 가열 공정을 구비하고 있는, 권철심의 제조 방법.
7. 제5항에 기재된 권철심의 제조 방법을 실시하기 위해서 사용되는 권철심의 제조 장치이며,
   상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는 가열 장치와,
   상기 가열 장치로부터 반송된 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하는 굽힘 가공 장치를 구비하고 있는, 권철심의 제조 장치.
8. 제6항에 기재된 권철심의 제조 방법을 실시하기 위해서 사용되는 권철심의 제조 장치이며,
   상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는 가열 장치와,
   상기 가열 장치로부터 반송된 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 굽힘 가공하는 굽힘 가공 장치를 구비하고 있는, 권철심의 제조 장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 가열 장치에는, 코일로부터 권출된 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 반송되고,
   상기 굽힘 가공 장치는, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 절단한 후, 굽힘 가공하는, 권철심의 제조 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 가열 장치에는, 코일로부터 권출된 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판이 반송되고,
    상기 굽힘 가공 장치는, 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 절단한 후, 굽힘 가공하는, 권철심의 제조 장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 상기 가열 장치로 반송하는 핀치롤을 더 구비하는, 권철심의 제조 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 상기 가열 장치로 반송하는 핀치롤을 더 구비하는, 권철심의 제조 장치.
13. 제7항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 코일, 및 상기 코일로부터 권출되어 상기 굽힘 가공 장치로 반송되는 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
14. 제8항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 코일, 및 상기 코일로부터 권출되어 상기 굽힘 가공 장치로 반송되는 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
15. 제7항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
16. 제8항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
17. 제9항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
18. 제10항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
19. 제11항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
20. 제12항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
21. 제13항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.
22. 제14항에 있어서,
    상기 가열 장치는, 유도 가열, 또는 고에너지선의 조사에 의해 상기 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 가열하는, 권철심의 제조 장치.

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