KR20230079196A - 권철심 - Google Patents

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KR20230079196A
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슈이치 나카무라
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

이 권철심은, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 권철심 본체를 구비하는 권철심이며, 권철심 본체는, 길이 방향으로 제1 평면부와 코너부가 교호로 연속되고, 각 코너부는, 방향성 전자 강판의 측면에서 보아, 곡선상의 형상을 가짐과 함께, 인접하는 상기 굴곡부의 사이에 제2 평면부를 갖는 굴곡부를 2개 이상 갖고, 적어도 하나의 상기 굴곡부 근방의 제1 평면부 및 제2 평면부에 있어서, 이하의 (1)식을 충족한다.
(Nac+Nal)/Nt≥0.010 … (1)
여기서, Nt는 상기 굴곡부에 인접하는 제1 평면부 및 제2 평면부 영역 내에서의 입계 판정 개소의 총 수이며, Nac, Nal은, 각각 상기 굴곡부 경계와 평행한 방향 또는 수직인 방향에서 아립계를 확인할 수 있는 판정 개소의 수이다.

Description

권철심
본 발명은, 권철심에 관한 것이다. 본원은, 2020년 10월 26일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2020-178553호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
방향성 전자 강판은, Si를 7질량% 이하 함유하고, 2차 재결정립이 {110} <001> 방위(Goss 방위)로 집적된 2차 재결정 집합 조직을 갖는 강판이다. 방향성 전자 강판의 자기 특성은, {110} <001> 방위로의 집적도에 크게 영향을 받는다. 근년, 실용되고 있는 방향성 전자 강판은, 결정의 <001> 방향과 압연 방향의 각도가, 5° 정도의 범위 내에 들어가도록 제어되어 있다.
방향성 전자 강판은 적층되어 변압기의 철심 등에 사용되지만, 주요한 자기 특성으로서 고자속 밀도, 저철손일 것이 요구되고 있다. 결정 방위는 이들 특성과 강한 상관을 갖는 것이 알려져 있고, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3과 같은 정교하고 치밀한 방위 제어 기술이 개시되어 있다.
방향성 전자 강판에 있어서, 상기 결정 방위를 인식하는 경계는 결정립계이며, 결정 방위를 제어하기 위한 결정립계의 이동의 거동은 비교적 깊게 연구되고 있다. 그러나, 결정립의 내부에 존재하는 약간의 전위가 특정한 배치를 갖고 구성되는 아립계(소각 입계, 소경각 입계)의 제어에 의한 특성 개선 기술은 그다지 많지 않으며, 특허문헌 4 내지 7 등이 개시되어 있는 정도이다.
또한, 권철심의 제조는 종래, 예를 들어 특허문헌 8에 기재되어 있는 바와 같은, 강판을 통 형상으로 권취한 후, 통 형상 적층체 그대로 코너부를 일정 곡률로 되도록 프레스하여, 대략 직사각형으로 형성한 후, 어닐링함으로써 응력 제거와 형상 유지를 행하는 방법이 널리 알려져 있다.
한편, 권철심의 다른 제조 방법으로서, 권철심의 코너부가 되는 강판의 부분을 내면측 곡률 반경이 5㎜ 이하인 비교적 작은 굴곡 영역이 형성되도록 미리 굽힘 가공하고, 당해 굽힘 가공된 강판을 적층하여 권철심으로 하는, 특허문헌 9 내지 11과 같은 기술이 개시되어 있다. 당해 제조 방법에 의하면, 종래와 같은 대규모의 프레스 공정이 불필요하며, 강판은 정교하고 치밀하게 절곡되어 철심 형상이 유지되고, 가공 스트레인도 굽힘부(모퉁이부)에만 집중되므로 상기 어닐링 공정에 의한 응력 제거의 생략도 가능해져, 공업적인 장점은 크게 적용이 진행되고 있다.
일본 특허 공개 제2001-192785호 공보 일본 특허 공개 제2005-240079호 공보 일본 특허 공개 제2012-052229호 공보 일본 특허 공개 제2004-143532호 공보 일본 특허 공개 제2006-219690호 공보 일본 특허 공개 제2001-303214호 공보 국제 공개 제2020/027215호 일본 특허 공개 제2005-286169호 공보 일본 특허 제6224468호 공보 일본 특허 공개 제2018-148036호 공보 호주 특허 출원 공개 제2012337260호 명세서
본 발명자들은, 강판을 내면측 곡률 반경이 5㎜ 이하인 비교적 작은 굴곡 영역이 형성되도록 미리 굽힘 가공하고, 당해 굽힘 가공된 강판을 적층하여 권철심으로 하는 방법에 의해 제조한 변압기 철심의 효율을 상세하게 검토하였다. 그 결과, 결정 방위의 제어가 거의 동등하고, 단판에서 측정되는 자속 밀도 및 철손도 거의 동등한 강판을 소재로 한 경우라도, 철심의 효율에 차가 발생하는 경우가 있는 것을 인식하였다.
이 원인을 탐구한바, 문제가 되는 효율의 차는, 소재마다의 굴곡 시의 철손 열화의 정도의 차가 원인이 되고 있는 것이 추측되었다.
이 관점에서 다양한 강판 제조 조건, 철심 형상에 대해 검토하여 철심 효율에 대한 영향을 분류하였다. 그 결과, 특정한 제조 조건에 의해 제조한 강판을, 특정한 치수 형상의 철심 소재로서 사용함으로써, 철심의 효율을, 강판 소재의 자기 특성에 맞는 최적의 효율이 되도록 제어할 수 있다는 결과를 얻었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 강판을 내면측 곡률 반경이 5㎜ 이하인 비교적 작은 굴곡 영역이 형성되도록 미리 굽힘 가공하고, 당해 굽힘 가공된 강판을 적층하여 권철심으로 하는 방법에 의해 제조한 권철심에 있어서, 준비되지 않은 철심의 효율의 악화가 억제되도록 개선된 권철심을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 형태는, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 권철심 본체를 구비하는 권철심이며,
상기 권철심 본체는, 길이 방향으로 제1 평면부와 코너부가 교호로 연속되고, 당해 각 코너부를 사이에 두고 인접하는 2개의 제1 평면부가 이루는 각이 90°인 방향성 전자 강판이, 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하고, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 적층 구조를 갖고,
상기 각 코너부는, 상기 방향성 전자 강판의 측면에서 보아, 곡선상의 형상을 갖는 굴곡부를 2개 이상 가짐과 함께, 인접하는 상기 굴곡부의 사이에 제2 평면부를 갖고 있고, 또한 하나의 코너부에 존재하는 굴곡부 각각의 굽힘 각도의 합계가 90°이고,
상기 굴곡부의 측면에서 볼 때의 내면측 곡률 반경 r은 1㎜ 이상 5㎜ 이하이고,
상기 방향성 전자 강판이
질량%로,
Si: 2.0 내지 7.0%,
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖고, 또한
적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 상기 굴곡부와의 경계에 대하여 수직 방향으로 9㎜ 이내의 영역에 있어서의 아립계의 존재 빈도가, 이하의 (1)식을 충족하는 것을 특징으로 한다.
(Nac+Nal)/Nt≥0.010 … (1)
여기서, 상기 (1)식 중의 Nt는, 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 혹은 상기 제2 평면부의 상기 영역 내에, 상기 굴곡부 경계에 대하여 평행 방향 및 수직 방향으로 2㎜ 간격으로 복수개의 측정점을 배치한 경우, 상기 평행 방향 및 상기 수직 방향으로 인접하는 2개의 측정점을 연결한 선분의 총 수이다.
상기 (1)식 중의 Nac는, 상기 굴곡부 경계와 평행한 방향의 상기 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수이며, 상기 (1)식 중의 Nal은, 상기 굴곡부 경계와 수직인 방향의 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수이다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 상기 구성에 있어서, 적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 이하의 (2)식을 충족해도 된다.
(Nac+Nal)/(Nbc+Nbl)>0.30 … (2)
여기서, 상기 (2)식 중의 Nbc는, 상기 굴곡부 경계와 평행한 방향의 상기 선분 중, 상기 아립계 이외의 입계를 확인할 수 있는 선분의 수이며, 상기 (2)식 중의 Nbl은, 상기 굴곡부 경계와 수직인 방향의 상기 선분 중, 상기 아립계 이외의 입계를 확인할 수 있는 선분의 수이다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 상기 구성에 있어서, 적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 이하의 (3)식을 충족해도 된다.
Nal/Nac≥0.80 … (3)
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 상기 구성에 있어서, 상기 방향성 전자 강판의 상기 화학 조성이, 질량%로,
Si: 2.0 내지 7.0%,
Nb: 0 내지 0.030%,
V: 0 내지 0.030%,
Mo: 0 내지 0.030%,
Ta: 0 내지 0.030%,
W: 0 내지 0.030%,
C: 0 내지 0.0050%,
Mn: 0 내지 1.0%,
S: 0 내지 0.0150%,
Se: 0 내지 0.0150%,
Al: 0 내지 0.0650%,
N: 0 내지 0.0050%,
Cu: 0 내지 0.40%,
Bi: 0 내지 0.010%,
B: 0 내지 0.080%,
P: 0 내지 0.50%,
Ti: 0 내지 0.0150%,
Sn: 0 내지 0.10%,
Sb: 0 내지 0.10%,
Cr: 0 내지 0.30%, 및
Ni: 0 내지 1.0%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것이어도 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 상기 구성에 있어서, 상기 방향성 전자 강판의 상기 화학 조성에 있어서, Nb, V, Mo, Ta 및 W로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 합계로 0.0030 내지 0.030질량% 함유해도 된다.
본 발명에 따르면, 굽힘 가공된 강판을 적층하여 이루어지는 권철심에 있어서, 준비되지 않은 철심의 효율의 악화를 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 권철심의 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시 형태에 도시되는 권철심의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 권철심의 다른 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 권철심을 구성하는 1층의 방향성 전자 강판의 일례를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 5는 본 발명에 관한 권철심을 구성하는 1층의 방향성 전자 강판의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 6은 본 발명에 관한 권철심을 구성하는 방향성 전자 강판의 굴곡부의 일례를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 7은 방향성 전자 강판에서 관측되는 결정 방위에 관련된 어긋남각(α, β, γ)을 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시예에서 제조한 권철심의 치수 파라미터를 도시하는 모식도이다.
도 9는 본 실시 형태에 있어서, 입계를 특정하기 위한 측정점의 배치 방법을 설명하기 위한 메쉬도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 권철심에 대해서 순서대로 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되는 일 없이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 하기하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「초과」 또는 「 미만」으로 나타내는 수치는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 또한, 화학 조성에 관한 「%」는, 특별히 언급이 없는 한 「질량%」를 의미한다.
또한, 본 명세서에 있어서 사용하는, 형상이나 기하학적 조건 그리고 그것들의 정도를 특정하는, 예를 들어 「평행」, 「수직」, 「동일」, 「직각」 등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미에 얽매이는 일 없이, 마찬가지의 기능을 기대할 수 있는 정도의 범위를 포함하여 해석하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「방향성 전자 강판」을 단순히 「강판」 또는 「전자 강판」이라고 기재하고, 「권철심」을 단순히 「철심」이라고 기재하는 경우도 있다.
본 실시 형태에 관한 권철심은, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 권철심 본체를 구비하는 권철심이며,
상기 권철심 본체는, 길이 방향으로 제1 평면부와 코너부가 교호로 연속되고, 당해 각 코너부를 사이에 두고 인접하는 2개의 제1 평면부가 이루는 각이 90°인 방향성 전자 강판이, 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하고, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 적층 구조를 갖고,
상기 각 코너부는, 상기 방향성 전자 강판의 측면에서 보아, 곡선상의 형상을 갖는 굴곡부를 2개 이상 가짐과 함께, 인접하는 상기 굴곡부의 사이에 제2 평면부를 갖고 있고, 또한 하나의 코너부에 존재하는 굴곡부 각각의 굽힘 각도의 합계가 90°이고,
상기 굴곡부의 측면에서 볼 때의 내면측 곡률 반경 r은 1㎜ 이상 5㎜ 이하이고,
상기 방향성 전자 강판이
질량%로,
Si: 2.0 내지 7.0%,
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖고, 또한
적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 상기 굴곡부와의 경계에 대하여 수직 방향으로 9㎜ 이내의 영역에 있어서의 아립계의 존재 빈도가, 이하의 (1)식을 충족하는 것을 특징으로 하는, 권철심.
(Nac+Nal)/Nt≥0.010 … (1)
여기서, 상기 (1)식 중의 Nt는, 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 혹은 상기 제2 평면부의 상기 영역 내에, 상기 굴곡부 경계에 대하여 평행 방향 및 수직 방향으로 2㎜ 간격으로 복수개의 측정점을 배치한 경우, 상기 평행 방향 및 상기 수직 방향으로 인접하는 2개의 측정점을 연결한 선분의 총 수이다.
상기 (1)식 중의 Nac는, 상기 굴곡부 경계와 평행한 방향의 상기 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수이며, 상기 (1)식 중의 Nal은, 상기 굴곡부 경계와 수직인 방향의 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수이다.
1. 권철심 및 방향성 전자 강판의 형상
먼저, 본 실시 형태의 권철심의 형상에 대해서 설명한다. 여기서 설명하는 권철심 및 방향성 전자 강판의 형상 자체는, 특별히 새로운 것은 아니다. 예를 들어 배경기술에 있어서 특허문헌 9 내지 11로서 소개한 공지된 권철심 및 방향성 전자 강판의 형상에 준한 것에 불과하다.
도 1은, 권철심의 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 실시 형태에 도시되는 권철심의 측면도이다. 또한, 도 3은, 권철심의 다른 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 측면에서 보아란, 권철심을 구성하는 긴 형상의 방향성 전자 강판의 폭 방향(도 1에 있어서의 Y축 방향)으로 보는 것을 말한다. 측면도란, 측면에서 볼 때 시인되는 형상을 나타낸 도면(도 1의 Y축 방향의 도면)이다.
본 실시 형태에 관한 권철심은, 측면에서 보아 대략 직사각 형상(대략 다각 형상)의 권철심 본체(10)를 구비한다. 당해 권철심 본체(10)는, 방향성 전자 강판(1)이, 판 두께 방향으로 적층되고, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 적층 구조(2)를 갖는다. 당해 권철심 본체(10)를, 그대로 권철심으로서 사용해도 되고, 필요에 따라서 적층된 복수의 방향성 전자 강판(1)을 일체적으로 고정하기 위해, 결속 밴드 등, 공지된 체결구 등을 구비하고 있어도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 권철심 본체(10)의 철심 길이에 특별히 제한은 없다. 철심에 있어서 철심 길이가 변화해도, 굴곡부(5)의 체적은 일정하므로 굴곡부(5)에서 발생하는 철손은 일정하다. 철심 길이가 긴 편이 권철심 본체(10)에 대한 굴곡부(5)의 체적률은 작아지므로, 철손 열화에 대한 영향도 작다. 따라서, 권철심 본체(10)의 철심 길이는 긴 편이 바람직하다. 권철심 본체(10)의 철심 길이는, 1.5m 이상인 것이 바람직하고, 1.7m 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 권철심 본체(10)의 철심 길이란, 측면에서 볼 때의 권철심 본체(10)의 적층 방향의 중심점에 있어서의 둘레 길이를 말한다.
본 실시 형태의 권철심은, 종래 공지된 어느 용도에도 적합하게 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 권철심 본체(10)는, 길이 방향으로 제1 평면부(4)와 코너부(3)가 교호로 연속되고, 당해 각 코너부(3)에 있어서 인접하는 2개의 제1 평면부(4)가 이루는 각이 90°인 방향성 전자 강판(1)이, 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하고, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 적층 구조(2)를 갖는다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「제1 평면부」 및 「제2 평면부」를 각각 단순히 「평면부」라고 기재하는 경우도 있다.
방향성 전자 강판(1)의 각 코너부(3)는, 측면에서 보아, 곡선상의 형상을 갖는 굴곡부(5)를 2개 이상 갖고 있고, 또한 하나의 코너부(3)에 존재하는 굴곡부(5) 각각의 굽힘 각도의 합계가 90°로 되어 있다. 코너부(3)는, 인접하는 굴곡부(5)의 사이에 제2 평면부(4a)를 갖고 있다. 따라서, 코너부(3)는 2개 이상의 굴곡부(5)와 1개 이상의 제2 평면부(4a)를 구비한 구성으로 되어 있다.
도 2의 실시 형태는 1개의 코너부(3) 중에 2개의 굴곡부(5)를 갖는 경우이다. 도 3의 실시 형태는 1개의 코너부(3) 중에 3개의 굴곡부(5)를 갖는 경우이다.
이들 예에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 1개의 코너부는 2개 이상의 굴곡부에 의해 구성할 수 있지만, 가공 시의 변형에 의한 스트레인 발생을 억제하여 철손을 억제하는 점에서는, 굴곡부(5)의 굽힘 각도 φ는 60° 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 도 3에 있어서의 φ1, φ2, φ3은 60° 이하인 것이 바람직하고, 45° 이하인 것이 보다 바람직하다.
1개의 코너부에 2개의 굴곡부를 갖는 도 2의 실시 형태에서는, 철손 저감의 점에서, 예를 들어, φ1=60° 또한 φ2=30°로 하는 것이나, φ1=45° 또한 φ2=45° 등으로 할 수 있다. 또한, 1개의 코너부에 3개의 굴곡부를 갖는 도 3의 실시 형태에서는, 철손 저감의 점에서, 예를 들어 φ1=30°,φ2=30° 또한 φ3=30° 등으로 할 수 있다. 또한, 생산 효율의 점에서는 절곡 각도(굽힘 각도)가 동등한 것이 바람직하므로, 1개의 코너부에 2개의 굴곡부를 갖는 경우에는, φ1=45° 또한 φ2=45°로 하는 것이 바람직하고, 또한, 1개의 코너부에 3개의 굴곡부를 갖는 도 3의 실시 형태에서는, 철손 저감의 점에서, 예를 들어 φ1=30°,φ2=30° 또한 φ3=30°로 하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면서, 굴곡부(5)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 도 6은, 방향성 전자 강판의 굴곡부(곡선 부분)의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 굴곡부(5)의 굽힘 각도란, 방향성 전자 강판(1)의 굴곡부(5)에 있어서, 절곡 방향의 후방측의 직선부와 전방측의 직선부 사이에 발생한 각도차를 의미하고, 방향성 전자 강판(1)의 외면에 있어서, 굴곡부(5)를 사이에 두는 양측의 평면부(4, 4a)의 표면인 직선 부분을 연장하여 얻어지는 2개의 가상선 Lb-elongation1, Lb-elongation2가 이루는 각의 보각의 각도 φ로서 표시된다. 이때, 연장되는 직선이 강판 표면으로부터 이탈하는 점이, 강판 외면측의 표면에 있어서의 평면부(4, 4a)와 굴곡부(5)의 경계이며, 도 6에 있어서는, 점 F 및 점 G이다.
또한, 점 F 및 점 G의 각각으로부터 강판 외표면에 수직인 직선을 연장하고, 강판 내면측의 표면과의 교점을 각각 점 E 및 점 D로 한다. 이 점 E 및 점 D가 강판 내면측의 표면에 있어서의 평면부(4, 4a)와 굴곡부(5)의 경계이다.
그리고 본 실시 형태에 있어서 굴곡부(5)란, 방향성 전자 강판(1)의 측면에서 보아, 상기 점 D, 점 E, 점 F, 점 G에 의해 둘러싸이는 방향성 전자 강판(1)의 부위이다. 도 6에 있어서는, 점 D와 점 E 사이의 강판 표면, 즉 굴곡부(5)의 내측 표면을 La, 점 F와 점 G 사이의 강판 표면, 즉 굴곡부(5)의 외측 표면을 Lb로서 나타내고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 굴곡부(5)의 측면에서 보아, 굴곡부(5)의 내면측 곡률 반경 r을 규정한다. 도 6을 예로 들어, 굴곡부(5)의 내면측 곡률 반경 r을 결정하는 방법을 구체적으로 설명한다. 먼저, 굴곡부(5)를 사이에 두는 양측의 평면부(4, 4a)의 각각에 있어서, 평면부의 표면인 직선 부분과 적어도 1㎜ 이상에 걸쳐서 접하는 직선을 확정한다. 이들을 각각 가상선 Lb-elongation1과 Lb-elongation2로 하고, 이 교점을 점 B로 한다. 이상적으로는, 선분 BF의 길이 및 선분 BG의 길이는 동일해지지만, 현실적으로는 가공 상황의 변동이나 불가피적인 변동 등으로 인해, 다소의 차이를 발생시키는 경우가 있다. 이러한 경우도 본 발명의 효과의 타당한 평가가 가능해지도록, 점 B, 점 F 및 점 G로부터, 점 F' 및 점 G'를 결정한다. 즉, 선분 BF와 선분 BG 중 긴 쪽의 거리를 LL(예를 들어 선분 BG가 선분 BF보다 긴 것으로 한다)로 하고, 가상선 Lb-elongation1 상에서 점 B로부터 점 F를 향하여 거리 LL만큼 이격된 점을 점 F'로 하고, 가상선 Lb-elongation2 상에서 점 B로부터 점 G를 향하여 거리 LL만큼 이격된 점을 점 G'로 한다. 이때, 점 F'나 점 G' 중 어느 쪽인가는, 각각 원래의 점 F 또는 점 G와 일치하게 된다(예를 들어 선분 BG가 선분 BF보다 긴 경우, 점 G'가 원래의 점 G와 일치한다).
또한, 선분 BF와 선분 BG의 길이가 동등한 경우, 도 6에 있어서, 점 F'는 원래의 점 F와 일치하고, 이것에 수반하여 이하에서 설명하는 점 E'는 원래의 점 E와 일치하게 된다.
그리고, 선분 BF의 길이 및 선분 BG의 길이가 다른 경우는, 점 F' 및 점 G'의 각각으로부터 강판 외표면에 수직인 직선을 연장하고, 두 직선의 교점을 곡률 중심 A로 한다. 그리고, 선분 AF' 및 선분 AG'와 강판 내면측의 표면 La의 교점을 각각 점 E' 및 점 D'로 한다. 이때, 점 A를 중심으로 하여 점 E' 및 점 D'를 지나는 원이 본 실시 형태에 있어서의 굴곡부(5)를 근사하는 곡면이며, 선분 AE'의 길이(이것은 선분 AD'의 길이와 일치함)가 본 실시 형태에 있어서의 내면측 곡률 반경 r이다. 내면측 곡률 반경 r이 작을수록 굴곡부(5)의 곡선 부분의 구부러짐은 급하고, 내면측 곡률 반경 r이 클수록 굴곡부(5)의 곡선 부분의 구부러짐은 완만해진다.
본 실시 형태의 권철심에서는, 판 두께 방향으로 적층된 각 방향성 전자 강판(1)의 각 굴곡부(5)에 있어서의 내면측 곡률 반경 r은, 어느 정도의 변동을 갖는 것이어도 된다. 이 변동은, 성형 정밀도에 기인하는 변동인 경우도 있고, 적층 시의 취급 등에서 의도하지 않은 변동이 발생하는 것도 생각된다. 이러한 의도하지 않은 오차는, 현재의 통상의 공업적인 제조이면 0.3㎜ 정도 이하로 억제하는 것이 가능하다. 이러한 변동이 큰 경우는, 충분히 다수의 강판에 대하여 내면측 곡률 반경 r을 측정하고, 평균함으로써 대표적인 값을 얻을 수 있다. 또한, 어떠한 이유로 의도적으로 변화시키는 것도 생각할 수 있지만, 본 실시 형태는 그러한 형태를 제외하는 것은 아니다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 상기와 같이 선분 BF와 선분 BG의 길이가 달라, 굽힘 가공이 비대칭이 되는 것을 상정하고 있다. 이러한 상황에 있어서는, 해당 선분 길이가 짧은 측의 영역에서 보다 국소적으로 스트레인이 집중되어 있다고 생각되고, 본 발명의 효과는 해당 선분 길이가 짧은 측에서 보다 효과적으로 발휘된다고 생각된다. 그러나, 후술하는 아립계의 계측은, 특히 해당 선분 길이가 짧은 측의 평면부에서 행할 필요는 없으며, 굽힘 가공이 비대칭이었는지 대칭이었는지를 의식할 필요는 없다. 해당 선분 길이가 긴 측에 있어서도 스트레인은 굴곡부의 외측으로 확대되어 있고, 그 영역에서 본 발명의 효과가 발휘되는 것은 명확하기 때문이다.
또한, 굴곡부(5)의 형상의 관찰 방법 및 내면측 곡률 반경 r의 측정 방법에도 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 시판되는 현미경(Nikon ECLIPSE LV150)을 사용해서 15 내지 200배로 관찰함으로써 측정할 수 있다. 여기서, 평면부(4, 4a)를 결정하기 위해서는, 저배율로 촬영하여 넓은 영역을 관찰하면 된다. 또한, 내면측 곡률 반경 r을 결정하는 경우에는, 고배율로 촬영하고, 또한 촬영 매수를 증가시켜서 연속 사진으로 하면 된다. 또한, 내면측 곡률 반경 r을 구할 때, 저배율로 촬영하고, 측정 오차가 염려되는 경우에는 촬영한 도면을 확대하여 측정할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는, 굴곡부(5)의 내면측 곡률 반경 r을, 1㎜ 이상 5㎜ 이하의 범위로 하고, 또한 하기에 설명하는, 마찰 계수가 제어된 특정한 방향성 전자 강판을 사용함으로써, 권철심의 소음을 억제하는 것이 가능해진다. 굴곡부(5)의 내면측 곡률 반경 r은, 바람직하게는 3㎜ 이하이다. 이 경우에, 본 실시 형태의 효과가 보다 현저하게 발휘된다.
또한, 철심 내에 존재하는 모든 굴곡부(5)가, 본 실시 형태가 규정하는 내면측 곡률 반경 r을 충족하는 것이 가장 바람직한 형태이다. 본 실시 형태의 내면측 곡률 반경 r을 충족하는 굴곡부(5)와 충족하지 않는 굴곡부(5)가 존재하는 경우는, 적어도 반수 이상의 굴곡부(5)가, 본 실시 형태가 규정하는 내면측 곡률 반경 r을 충족하는 것이 바람직한 형태이다.
도 4 및 도 5는 권철심 본체(10)에 있어서의 1층분의 방향성 전자 강판(1)의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4 및 도 5의 예에 도시된 바와 같이 본 실시 형태에 사용되는 방향성 전자 강판(1)은, 절곡 가공된 것이며, 2개 이상의 굴곡부(5)로 구성되는 코너부(3)와, 제1 평면부(4)를 갖고, 하나 이상의 방향성 전자 강판(1)의 길이 방향의 단부면인 접합부(6)를 통해 측면에서 보아 대략 직사각형의 환을 형성한다.
본 실시 형태에 있어서는, 권철심 본체(10)가, 전체적으로 측면에서 볼 때 대략 직사각 형상의 적층 구조(2)를 갖고 있으면 된다. 도 4의 예에 도시된 바와 같이, 하나의 접합부(6)를 통해 1매의 방향성 전자 강판(1)이 권철심 본체(10)의 1층분을 구성하는(즉, 1권회마다 1개소의 접합부(6)를 통해 1매의 방향성 전자 강판(1)이 접속되는) 것이어도 되고, 도 5의 예에 도시된 바와 같이 1매의 방향성 전자 강판(1)이 권철심의 약 반주분을 구성하고, 2개의 접합부(6)를 통해 2매의 방향성 전자 강판(1)이 권철심 본체(10)의 1층분을 구성하는(즉, 1권회마다 2개소의 접합부(6)를 통해 2매의 방향성 전자 강판(1)이 서로 접속되는) 것이어도 된다.
본 실시 형태에 있어서 사용되는 방향성 전자 강판(1)의 판 두께는, 특별히 한정되지 않고, 용도 등에 따라서 적절히 선택하면 되는 것인데, 통상 0.15㎜ 내지 0.35㎜의 범위 내이며, 바람직하게는 0.18㎜ 내지 0.23㎜의 범위이다.
2. 방향성 전자 강판의 구성
다음으로, 권철심 본체(10)를 구성하는 방향성 전자 강판(1)의 구성에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 인접하여 적층되는 전자 강판의 굴곡부(5)에 인접하는 평면부(4, 4a)의 아립계의 존재 빈도, 및 아립계의 존재 빈도를 제어한 전자 강판의 철심 내에서의 배치 부위를 특징으로 한다.
(1) 굴곡부에 인접하는 평면부의 아립계의 존재 빈도
본 실시 형태의 권철심을 구성하는 방향성 전자 강판(1)은, 적어도 굴곡부의 일부에 있어서, 적층되는 강판의 아립계의 존재 빈도가 높아지도록 제어된다. 굴곡부(5) 근방의 아립계의 존재 빈도가 낮아지면, 본 실시 형태에서의 철심 형상을 갖는 철심에 있어서의 효율 열화의 회피 효과가 발현되지 않는다. 이것은 바꾸어 말하면, 굴곡부(5) 근방에 아립계를 배치함으로써 효율 열화가 억제되기 쉬운 것을 나타내고 있다.
이러한 현상이 발생하는 메커니즘은 명확하지는 않지만, 이하와 같이 생각된다.
본 실시 형태가 대상으로 하는 철심은, 굽힘에 의한 거시적인 스트레인(변형)은 매우 좁은 영역인 굴곡부(5) 내로 제한되어 있다. 그러나 마이크로한 스트레인이나 소성 스트레인에 수반되는 탄성 스트레인이 발생하면, 강판 내부의 결정 조직으로서 보면, 굴곡부(5)에서 형성된 전위가 굴곡부(5)의 외측, 즉 평면부(4, 4a)로도 이동하여 확대된다고 생각된다. 일반적으로 소성 변형에 의한 결정 내로의 전위의 분산은 철손을 현저하게 열화시키는 것이 알려져 있다. 이때, 굴곡부(5) 근방에 아립계를 배치하여, 아립계를 평면부(4, 4a)로의 전위의 이동의 장해(전위의 소실 사이트) 혹은 탄성 스트레인의 완화대로서 기능시키면, 변형에 의한 전위나 탄성 스트레인의 분산 영역을 굴곡부(5)의 극 근방에 그치게 하는 것이 가능해진다. 본 실시 형태는, 이 작용에 의해 철심 효율의 저하를 억제할 수 있는 것으로 생각된다. 여기서 주의해야 할 것은, 본 실시 형태에서 비교적 다량으로 분산시키는 아립계도, 기본적으로는 전위의 특수한 배열에 의해 구성되어 있다는 점이다. 상기에서 변형에 의해 발생한 전위는 철손을 현저하게 열화시키는 것을 설명했지만, 아립계를 형성하는 전위는, 결정립 내의 약간의 방위차를 해소하여 준비되지 않은 응력을 완화하도록 배치되어 있다고 생각된다. 이 점에서, 아립계는 적당한 양이면 자기 특성에 대한 악영향의 우려는 없으며, 변형에 의한 전위의 소멸 사이트로서 유효하게 작용하는 것으로 생각된다. 이러한 본 실시 형태의 작용 기서는 본 실시 형태가 대상으로 하는 특정 형상의 철심에서의 특별한 현상이라 생각되어, 지금까지 거의 고려되지는 않았지만, 본 발명자들이 얻은 지견과 합치하는 해석이 가능하다.
본 실시 형태에 있어서는, 아립계의 존재 빈도는 이하와 같이 측정된다.
본 실시 형태에서는, 방향성 전자 강판(1)에서 관측되는 결정 방위에 관련된 이하의 4개의 각도 α, β, γ, φ3D를 사용한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 각도 α는, 압연면 법선 방향 Z를 회전축으로 하는 이상적인 {110} <001> 방위(Goss 방위)로부터의 어긋남각, 각도 β는, 압연 직각 방향(판 폭 방향) C를 회전축으로 하는 이상적인 {110} <001> 방위로부터의 어긋남각, 각도 γ는, 압연 방향 L을 회전축으로 하는 이상적인 {110} <001> 방위로부터의 어긋남각을 의미한다.
여기서, 「이상적인 {110} <001> 방위」란, 실용 강판의 결정 방위를 표시할 때의 {110} <001> 방위가 아니라, 학술적인 결정 방위로서도 {110} <001> 방위이다.
일반적으로 재결정한 실용 강판의 결정 방위의 측정에서는, ±2.5° 정도의 각도차는 엄밀하게 구별하지 않고 결정 방위가 규정된다. 종래의 방향성 전자 강판이면, 기하학적으로 엄밀한 {110} <001> 방위를 중심으로 하는 ±2.5° 정도의 각도 범위역을 「{110} <001> 방위」로 한다. 그러나, 본 실시 형태에서는, ±2.5° 이하의 각도차도 명확하게 구별할 필요가 있다.
이 때문에, 기하학적으로 엄밀한 결정 방위로서의 {110} <001> 방위를 규정하는 본 실시 형태에서는, 종래의 공지 문헌 등에서 사용되는 {110} <001> 방위와의 혼동을 회피하기 위해, 「이상 {110} <001> 방위(이상 Goss 방위)」라고 기재한다.
어긋남각 α: 방향성 전자 강판(1)에서 관측되는 결정 방위의, 압연면 법선 방향 Z 둘레에 있어서의 이상 {110} <001> 방위로부터의 어긋남각.
어긋남각 β: 방향성 전자 강판(1)에서 관측되는 결정 방위의, 압연 직각 방향 C 둘레에 있어서의 이상 {110} <001> 방위로부터의 어긋남각.
어긋남각 γ: 방향성 전자 강판(1)에서 관측되는 결정 방위의, 압연 방향 L 둘레에 있어서의 이상 {110} <001> 방위로부터의 어긋남각.
상기의 어긋남각 α, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 모식도를, 도 7에 도시한다.
각도 φ3D: 방향성 전자 강판의 압연면 상에서 인접하고 또한 간격이 2㎜인 2개의 측정점에서 측정하는 결정 방위의 상기 어긋남각을, 각각 (α1, β1, γ1) 및 (α2, β2, γ2)로 나타냈을 때, φ3D=[(α21)2+(β21)2+(γ21)2]1/2에 의해 얻어지는 각도.
이 각도 φ3D를, 「공간 3차원적인 방위차」라고 기술하는 경우가 있다.
현재, 실용적으로 제조되어 있는 방향성 전자 강판의 결정 방위는, 압연 방향과 <001> 방향의 어긋남각이, 대략 5° 이하로 되도록 제어되어 있다. 이 제어는, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(1)에서도 마찬가지이다. 이 때문에, 방향성 전자 강판의 「입계」를 정의할 때, 일반적인 입계(대경각 입계)의 정의인 「인접하는 영역의 방위차가 15° 이상이 되는 경계」를 적용할 수 없다. 예를 들어, 종래의 방향성 전자 강판에서는, 강판면의 매크로 에칭에 의해 입계를 현출하는데, 이 입계의 양측 영역의 결정 방위차는 통상, 2 내지 3° 정도이다.
본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 결정과 결정의 경계를 엄밀하게 규정할 필요가 있다. 이 때문에, 입계의 특정법으로서, 매크로 에칭과 같은 눈으로 보기를 베이스로 하는 방법은 채용하지 않는다.
본 실시 형태에서는, 입계를 특정하기 위해, 방향성 전자 강판(1)의 압연면 상에 2㎜ 간격으로 측정점을 설정하고, 측정점마다 결정 방위를 측정한다. 예를 들어, 결정 방위는, X선 회절법(라우에법)에 의해 측정하면 된다. 라우에법이란, 강판에 X선 빔을 조사하여, 투과 또는 반사한 회절 반점을 해석하는 방법이다. 회절 반점을 해석함으로써, X선 빔을 조사한 장소의 결정 방위를 동정할 수 있다. 조사 위치를 바꾸어서 복수 개소에서 회절 반점의 해석을 행하면, 각 조사 위치의 결정 방위 분포를 측정할 수 있다. 라우에법은, 조대한 결정립을 갖는 금속 조직의 결정 방위를 측정하는 데 적합한 방법이다.
본 실시 형태에서의 측정점은, 도 9에 도시한 바와 같이, 굴곡부(5)에 인접하는 평면부(4, 4a)의 영역 내에, 굴곡부(5)와 평면부(4, 4a)의 경계에 대하여 평행 방향 및 수직 방향으로 등간격(2mm 간격)으로 배치한다. 해당 경계의 평행 방향으로는, 방향성 전자 강판(1)의 폭 중앙을 기점으로 하여 양측에 20점씩 계 41점을 배치하고, 해당 경계의 수직 방향으로는 해당 경계로부터 1㎜ 이격된 점을 기점으로 하여 5점 배치한다. 이와 같이 하여, 합계 205개의 측정점을 배치하고, 또한 205점의 측정을 적어도 강판 10매에 대하여 실시함으로써, 합계 2050점 측정한다. 단, 측정점이 강판의 폭 방향 단부에 가까운 경우는 방위 측정의 오차가 커져 비정상적인 데이터가 되기 쉬우므로, 측정 시에는 절단 단부에 가까운 측정점은 피한다. 즉, 강판 폭이 80㎜ 정도 이하인 경우는, 해당 경계의 평행 방향에서의 측정점은 적절히 저감시키는 것으로 한다. 또한, 도 9는, 측정점의 배치 위치를 이해하기 쉽게 하기 위해, 편의상, 각 구성 요소의 치수 비율(간격 및 메쉬간 거리)을 실제와는 다른 비율로 나타내고 있다. 즉 도 9에 도시하는 메쉬도는, 개념도이며, 실제의 치수를 반영하는 것은 아니다.
여기서, 굴곡부(5)와 평면부(4, 4a)의 경계에 대하여 수직 방향의 계측 대상 영역의 크기는, 최대라도 해당 경계로부터 9㎜의 지점까지로 하는 것이 좋다. 이렇게 계측 대상 영역을 비교적 짧게 하는 것은, 굴곡부(5)에서 발생하는 탄성 스트레인은 소성 스트레인 영역인 굴곡부(5)의 크기의 수배 정도의 영역으로밖에 확대되어 있지 않기 때문이다. 혹은, 전위는 기껏해야 변형 영역의 수배 정도까지밖에 이동하지 않으므로, 아립계가 이 이상 이격되어 존재하고 있어도 아립계에 의한 스트레인의 완화나 전위 이동의 장해로서 작용하는 기능이 작용하기 어려워지기 때문이다. 또한 해당 경계와 평행 방향의 계측 대상 영역의 폭은 80㎜ 정도가 되지만, 이것은 일반적인 방향성 전자 강판에 있어서 적어도 하나의 결정립의 전체 폭에 걸치는 영역을 계측하는 것이 바람직한 것과, 측정점의 수가 많아지면 계측 작업의 효율이 저하되는 것을 고려하여 설정하고 있다. 계측에 충분한 시간을 들이는 것이면 평행 방향의 측정점을 증가시키는 것은 바람직하고, 권철심을 구성하도록 적층된 방향성 전자 강판의 전체 폭에 걸치는 것이 바람직한 것은 물론이다.
또한, 굴곡부(5) 근방의 평면부(4, 4a)의 결정 방위의 측정이 어려운 경우에는, 평면부(4, 4a)로부터, 상술한 수직 방향으로 상기의 계측 대상 영역의 5배 이상의 영역의 측정이 가능해지도록 강판을 잘라내고, 그 강판의 결정 방위의 측정점을 평행 방향 및 수직 방향으로 등간격(2mm 간격)으로 배치한다. 평행 방향으로는, 강판의 폭 중앙을 기점으로 하여 양측에 20점씩 계 41점을 배치하고, 수직 방향으로는 21점을 배치하고, 합계 861점의 결정 방위의 측정을 강판 10매에 대하여 실시하여, 합계 8610점 측정한다. 이와 같이, 코어 소재로서의 강판이 갖고 있는 아립계의 평균 빈도를 도출함으로써, 굴곡부 근방에서의 결정 방위 측정값의 대체값으로 해도 된다. 물론, 아립계의 평균 빈도를 고정밀도로 도출하기 위해, 수직 방향의 측정점을 증가시키는 것도 바람직하고, 상술한 바와 같이 평행 방향의 측정점을 증가시키는 것도 바람직하다.
상술한 측정을 실시하여, 각 측정점에 관해서, 상기한 어긋남각 α, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ를 특정한다. 특정한 각 측정점에서의 각 어긋남각에 기초하여, 인접하는 2개의 측정점을 연결하는 선분 상에 아립계가 존재하는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 굴곡부(5)에 인접하는 제1 평면부(4) 혹은 제2 평면부(4a)의 영역 내에, 굴곡부(5)와의 경계인 굴곡부 경계에 대하여 평행 방향 및 수직 방향으로 2㎜ 간격으로 복수개의 측정점을 배치하고, 인접하는 2개의 측정점을 연결하는 선분 상에 아립계가 존재하는지 여부를 판단한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 2개의 측정점의 사이에 있어서의 입계의 존재의 유무 및 입계의 수를 판단하기 위한 「입계점」이라고 하는 개념을 정의하여 규정해도 된다.
구체적으로는, 인접하는 2개의 측정점에 대한 상기 각도 φ3D가, 2.0°>φ3D≥0.5°인 경우는 해당 2점간의 중앙에 경계 조건 BA를 충족하는 입계점이 존재하고, φ3D≥2.0°인 경우는 해당 2점간의 중앙에 경계 조건 BB를 충족하는 입계점이 존재한다고 판단한다.
경계 조건 BA를 충족하는 입계가, 본 실시 형태가 주목하는 아립계이다. 한편, 경계 조건 BB를 충족하는 입계는, 매크로 에칭에서 인식되었던 종래의 2차 재결정립의 입계와 거의 동일하다고 할 수 있다.
입계점의 판단은, 상기 평행 방향 및 수직 방향으로 인접하는 2점을 연결하는 각 선분에 대해서 실시한다. 즉 기울어진 방향으로 인접하는 점에 대해서는 실시하지 않는다. 평행 방향으로 41점, 수직 방향으로 5점의 측정점을 설정하여, 강판 10매를 측정한 경우, 입계점의 판단은, 3640개소(즉, 선분의 합계가 3640)에 대하여 행하게 된다. 그리고, 입계점의 판정을 행하는 개소의 총 수(선분의 합계)를 Nt(상술한 측정에서는 3640)로 한다. 상기 굴곡부(5)의 경계와 평행한 방향(방향성 전자 강판(1)의 폭 방향)으로 인접하는 2점간에서, 상기 경계 조건 BA를 충족하는 입계점의 수를 Nac로 하고, 상기 경계 조건 BB를 충족하는 입계점의 수를 Nbc로 한다. 즉, 굴곡부 경계와 평행한 방향의 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수를 Nac, 아립계를 확인할 수 없는 선분의 수를 Nbc로 한다. 또한 상기 굴곡부(5)의 경계와 수직인 방향(방향성 전자 강판(1)의 압연 방향)으로 인접하는 2점간에서, 상기 경계 조건 BA를 충족하는 입계점의 수를 Nal로 하고, 상기 경계 조건 BB를 충족하는 입계점의 수를 Nbl로 한다. 즉, 굴곡부 경계와 수직인 방향의 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수를 Nal, 아립계를 확인할 수 없는 선분의 수를 Nbl로 한다.
본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(1)은, 경계 조건 BB를 충족하는 입계와 비교하여, 경계 조건 BA를 충족하는 입계를 비교적 높은 빈도로 존재시킴으로써, 굴곡부(5)에서 발생하여 평면부(4, 4a)의 영역으로 이동하는 전위를 효과적으로 소실시키거나, 탄성 스트레인의 완화를 발생시키거나 할 수 있다. 그 결과, 철심 효율이 개선된다.
주의를 요하는 것은, 경계 조건 BB를 충족하는 입계, 즉 종래 인식되어 있는 일반적인 입계도 해당 전위 소실 효과를 갖고 있다는 점이다. 바꾸어 말하면, 경계 조건 BA를 충족하는 입계가 전혀 존재하지 않는 경우라도, 경계 조건 BB를 충족하는 입계에 의한 전위 소실 효과는 기대할 수 있다는 것이다. 예를 들어 결정 입경을 미세화하여, 경계 조건 BB를 충족하는 입계점의 수가 많아지면 전위 소실 효과는 그런대로의 크기로 발현된다. 단, 이 경우는 미세 입자에 의한 자기 특성 저하가 염려된다. 아립계가 종래의 일반적 입계보다도 전위 소실에 유효하게 작용한다는 특징을 명확히 하기 위해, 본 실시 형태에서는 의도적으로 경계 조건 BA를 충족하는 입계점의 일정수 이상의 존재를 필수 조건으로 하는 것이다.
본 실시 형태에 관한 권철심에 있어서는, 적층된 임의의 방향성 전자 강판(1)의 적어도 하나의 굴곡부(5) 근방의 평면부(4, 4a)에 있어서, 이하의 (1)식을 충족하는 것을 특징으로 한다.
(Nac+Nal)/Nt≥0.010 … (1)
(1)식의 좌변의 분자는, 측정 영역 내에서 아립계가 확인되는 입계점의 합계이며, 이 (1)식에 있어서의 규정은, 상기에서 설명한 메커니즘의 기본적인 특징에 대응하는 것이 된다. 즉, 상기 (1)에 있어서의 좌변((Nac+Nal)/Nt)은, 단위 면적당의 아립계의 존재 밀도를 나타내는 지표이며, 본 실시 형태의 권철심에 있어서는, 굴곡부(5) 근방에 있어서의 당해 존재 밀도를 일정 이상 확보하는 것이 중요하다. 상기 (1)식을 충족함으로써, 아립계가 굴곡부(5)에서 발생한 전위의 평면부(4, 4a) 측으로의 이동의 장해가 되어, 본 발명의 효과가 발현된다. (1)식의 좌변은, 바람직하게는 0.030 이상, 더욱 바람직하게는 0.050 이상이다. 또한, 권철심에 존재하는 굴곡부(5)에 인접하는 평면부(4, 4a)의 모두에 있어서 상기 (1)식을 충족하는 것이 바람직한 것은 물론이다.
다른 실시 형태로서는, 적층된 임의의 방향성 전자 강판(1)의 적어도 하나의 굴곡부(5) 근방의 평면부(4, 4a)에 있어서, 또한 이하의 (2)식을 충족하는 것을 특징으로 한다.
(Nac+Nal)/(Nbc+Nbl)>0.30 … (2)
이 규정은, 특히 아립계가 통상의 입계보다도, 전위의 이동 장해로서 작용하기 쉽다고 하는 특징에 대응하는 것으로, 본 실시 형태의 바람직한 형태의 하나에 대응한다. 상기 (2)식을 충족함으로써 평면부 영역으로의 전위의 이동을 충분히 억제할 수 있다. (2)식의 좌변에 대해서는, 바람직하게는 0.80 이상, 더욱 바람직하게는 1.80 이상이다. 또한, 권철심에 존재하는 굴곡부(5)에 인접하는 평면부(4, 4a)의 모두에 있어서 상기 (2)식을 충족하는 것이 바람직한 것은 물론이다.
또 다른 실시 형태로서는, 적층된 임의의 방향성 전자 강판(1)의 적어도 하나의 굴곡부(5) 근방의 평면부(4, 4a)에 있어서, 또한 이하의 (3)식을 충족하는 것을 특징으로 한다.
Nal/Nac≥0.80 … (3)
이 규정은, 상기에서 설명한 메커니즘을 고려하면, 특히 평면부(4, 4a)를 향하는 방향(굴곡부(5) 경계와 수직인 방향)과 교차하도록 존재하는 아립계는, 평면부(4, 4a)를 향하는 방향(굴곡부(5) 경계와 수직인 방향)과 평행하게 존재하는 아립계보다도, 평면부(4, 4a)의 방향으로의 전위의 이동 장해로서 작용하기 쉽다고 하는 특징에 대응하는 것이다. 상기 (3)식을 충족함으로써 평면부 영역으로의 전위의 이동을 충분히 억제할 수 있다. (3)식의 좌변에 대해서는, 바람직하게는 1.0 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 이상이다. 또한, 권철심에 존재하는 굴곡부(5)에 인접하는 평면부(4, 4a)의 모두에 있어서 상기 (3)식을 충족하는 것이 바람직한 것은 물론이다.
(2) 방향성 전자 강판
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 사용되는 방향성 전자 강판(1)에 있어서 모강판은, 당해 모강판 중의 결정립의 방위가 {110} <001> 방위로 고도로 집적된 강판이며, 압연 방향으로 우수한 자기 특성을 갖는 것이다.
본 실시 형태에 있어서 모강판은, 공지된 방향성 전자 강판을 사용할 수 있다. 이하, 바람직한 모강판의 일례에 대해서 설명한다.
모강판의 화학 조성은, 질량%로, Si: 2.0% 내지 6.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다. 이 화학 조성은, 결정 방위를 {110} <001> 방위로 집적시킨 Goss 집합 조직으로 제어하여, 양호한 자기 특성을 확보하기 위함이다. 그 밖의 원소에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는, Si, Fe 및 불순물에 더하여, 이하의 선택 원소를 함유해도 된다. 예를 들어, Fe의 일부로 치환하여, 하기 원소를 이하의 범위로 함유하는 것이 허용된다. 대표적인 선택 원소의 함유 범위는 이하와 같다.
C: 0 내지 0.0050%,
Mn: 0 내지 1.0%,
S: 0 내지 0.0150%,
Se: 0 내지 0.0150%,
Al: 0 내지 0.0650%,
N: 0 내지 0.0050%,
Cu: 0 내지 0.40%,
Bi: 0 내지 0.010%,
B: 0 내지 0.080%,
P: 0 내지 0.50%,
Ti: 0 내지 0.0150%,
Sn: 0 내지 0.10%,
Sb: 0 내지 0.10%,
Cr: 0 내지 0.30%,
Ni: 0 내지 1.0%,
Nb: 0 내지 0.030%,
V: 0 내지 0.030%,
Mo: 0 내지 0.030%,
Ta: 0 내지 0.030%,
W: 0 내지 0.030%.
이들 선택 원소는, 그 목적에 따라서 함유시키면 되므로 하한값을 제한할 필요가 없으며, 실질적으로 함유하고 있지 않아도 된다. 또한, 이들 선택 원소가 불순물로서 함유되어도, 본 실시 형태의 효과는 손상되지는 않는다. 또한, 실용 강판에 있어서 C 함유량을 0%로 하는 것은, 제조상 곤란하므로, C 함유량은 0% 초과로 해도 된다. 또한, 이들 선택 원소 중, Nb, V, Mo, Ta, W, 특히 Nb에 대해서는, 방향성 전자 강판에 있어서 인히비터 형태에 영향을 미치고, 아립계의 존재 빈도를 높이도록 작용하는 원소로 알려져 있져, 본 실시 형태에 있어서는 적극적으로 활용해야 할 원소라고 할 수 있다. 아립계 빈도를 높이는 효과를 기대하는 경우, Nb, V, Mo, Ta 및 W로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 합계로 0.0030 내지 0.030질량% 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 불순물은 의도치 않게 함유되는 원소를 가리키고, 모강판을 공업적으로 제조할 때, 원료로서의 광석, 스크랩, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 원소를 의미한다. 불순물의 합계 함유량의 상한은, 예를 들어 5%이면 된다.
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 중앙의 위치로부터 한 변이 35㎜인 정사각형의 시험편을 취득하고, 시마즈 세이사쿠쇼제 ICPS-8100 등(측정 장치)에 의해, 미리 작성한 검량선에 기초한 조건에서 측정함으로써 특정할 수 있다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다.
또한, 상기의 화학 조성은, 모강판으로서의 방향성 전자 강판(1)의 성분이다. 측정 시료가 되는 방향성 전자 강판(1)이, 표면에 산화물 등으로 이루어지는 1차 피막(유리 피막, 중간층), 절연 피막 등을 갖고 있는 경우는, 이들을 하기의 방법으로 제거하고 나서 화학 조성을 측정한다.
예를 들어, 절연 피막의 제거 방법으로서, 피막을 갖는 방향성 전자 강판을, 고온의 알칼리 용액에 침지하면 된다. 구체적으로는, NaOH: 30 내지 50질량%+H2O: 50 내지 70질량%의 수산화나트륨 수용액에, 80 내지 90℃에서 5 내지 10분간, 침지한 후에, 수세하여 건조시킴으로써, 방향성 전자 강판으로부터 절연 피막을 제거할 수 있다. 또한, 절연 피막의 두께에 따라서, 상기의 수산화나트륨 수용액에 침지하는 시간을 바꾸면 된다.
또한, 예를 들어 중간층의 제거 방법으로서, 절연 피막을 제거한 전자 강판을, 고온의 염산에 침지하면 된다. 구체적으로는, 용해하고자 하는 중간층을 제거하기 위해 바람직한 염산의 농도를 미리 조사하고, 이 농도의 염산에, 예를 들어 30 내지 40질량% 염산에, 80 내지 90℃에서 1 내지 5분간, 침지한 후에, 수세하여 건조시킴으로써, 중간층을 제거할 수 있다. 통상적으로는, 절연 피막의 제거에는 알칼리 용액을 사용하고, 중간층의 제거에는 염산을 사용하는 것과 같이, 처리액을 구분해서 사용하여 각 피막을 제거한다.
(3) 방향성 전자 강판의 제조 방법
모강판인 방향성 전자 강판(1)의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 바와 같이 마무리 어닐링 공정을 치밀하게 제어함으로써, 경계 조건 BA를 충족하고 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계(2차 재결정립을 분할하는 입계)를 의도적으로 만들 수 있다. 이러한 경계 조건 BA를 충족하고 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계(2차 재결정립을 분할하는 입계)를 갖는 방향성 전자 강판을 사용하여 권철심을 제조함으로써, 철심의 효율 열화를 억제하는 것이 가능한 권철심을 얻을 수 있다. 또한, 경계 조건 BA를 충족하고 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계(2차 재결정립을 분할하는 입계)는 철심 가공 시의 스트레인을 완화하는 효과를 높게 실현할 수 있다. 그 때문에, 절연 코팅 베이킹 어닐링 시에는, 800℃로부터 500℃까지의 냉각 속도를 60℃/초 이하로 하는 것이 바람직하고, 50℃/초 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한 당해 냉각 속도의 하한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 생산성의 악화나 노체의 냉각 능력, 냉각대의 길이가 너무 길어지지 않도록 고려하면, 현실적으로는 바람직하게는 10℃/초 이상, 더욱 바람직하게는 20℃/초 이상이다.
마무리 어닐링 공정은, 구체적으로는, 슬래브의 화학 조성의 Nb, V, Mo, Ta 및 W의 합계 함유량이 0.0030 내지 0.030%일 때, 가열 과정에서, 700 내지 800℃에서의 PH2O/PH2를 0.030 내지 5.0으로 하거나, 900 내지 950℃에서의 PH2O/PH2를 0.010 내지 0.20으로 하거나, 950 내지 1000℃에서의 PH2O/PH2를 0.005 내지 0.10으로 하거나, 1000 내지 1050℃에서의 PH2O/PH2를 0.0010 내지 0.050으로 하거나, 중 적어도 한쪽을 제어하는 것이 바람직하다. 이때, 또한 950 내지 1000℃에서의 유지 시간을 150분 이상으로 하거나, 1000 내지 1050℃에서의 유지 시간을 150분 이상으로 하거나, 중 적어도 한쪽을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 1050 내지 1100℃에서의 유지 시간은 300분 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 슬래브의 화학 조성의 Nb, V, Mo, Ta 및 W의 합계 함유량이 0.0030 내지 0.030%가 아닐 때는, 가열 과정에서, 700 내지 800℃에서의 PH2O/PH2를 0.030 내지 5.0으로 하고, 또한 900 내지 950℃에서의 PH2O/PH2를 0.010 내지 0.20으로 하거나, 950 내지 1000℃에서의 PH2O/PH2를 0.0050 내지 0.10으로 하거나, 1000 내지 1050℃에서의 PH2O/PH2를 0.0010 내지 0.050으로 하거나, 중 적어도 하나를 제어하는 것이 바람직하다. 이때, 또한 950 내지 1000℃에서의 유지 시간을 300분 이상으로 하거나, 1000 내지 1050℃에서의 유지 시간을 300분 이상으로 하거나, 중 적어도 한쪽을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 1050 내지 1100℃에서의 유지 시간은 300분 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 마무리 어닐링 공정의 가열 과정에서, 강판 중의 1차 재결정 영역과 2차 재결정 영역의 경계 부위에 0.5℃/cm 초과의 온도 구배를 부여하면서 2차 재결정을 발생시키는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 마무리 어닐링의 가열 과정의 800℃ 내지 1150℃의 온도 범위 내에서 2차 재결정립이 성장 중에 상기의 온도 구배를 강판에 부여하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 온도 구배를 부여하는 방향이 압연 직각 방향 C인 것이 바람직하다.
상기의 PH2O/PH2는, 산소 포텐셜이라고 불리고, 분위기 가스의 수증기 분압 PH2O와 수소 분압 PH2의 비이다.
제조 방법의 바람직한 구체예로서는, 예를 들어 C를 0.04 내지 0.1 질량%로 하고, 그 외에는 상기 모강판의 화학 조성을 갖는 슬래브를 1000℃ 이상으로 가열하여 열간 압연을 행한 후, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행하고, 이어서 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 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 따라서 또한 질화 어닐링하고, 어닐링 분리제를 도포한 후에, 1000℃ 정도에서 마무리 어닐링하고, 900℃ 정도에서 절연 피막을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한 그 후, 운동 마찰 계수 및 정지 마찰 계수를 조정하기 위한 도장 등을 실시해도 된다.
또한, 일반적으로 「자구 제어」라고 불리는 처리를 강판의 제조 공정에 있어서 공지된 방법으로 실시한 강판이어도 본 실시 형태의 효과를 향수할 수 있다.
본 실시 형태에서 사용되는 방향성 전자 강판(1)의 특징인 아립계는, 예를 들어 특허문헌 7에 공개되어 있는 바와 같이, 마무리 어닐링의 온도역마다의 처리 분위기와 체류 시간에 의해 조정한다. 그 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 방법을 적절히 사용하면 된다. 이렇게 강판 전체의 아립계 형성 빈도를 높여 둠으로써, 권철심을 제조할 때에 굴곡부(5)가 임의의 위치에 형성된 경우에도, 권철심에 있어서 상기의 각 식이 충족되는 것이 기대된다. 또는, 굴곡부(5) 근방에 많은 아립계가 배치된 권철심을 제조하기 위해서는, 아립계 빈도가 높은 개소가 굴곡부(5) 근방에 배치되도록 강판을 절곡하는 위치를 제어하는 방법도 유효하다. 이 방법에 있어서는, 강판 제조 시점에서 1차 재결정 조직, 질화 조건이나 어닐링 분리제 도포의 상태를 국소적으로 변경하는 등 공지된 방법에 따라서 2차 재결정의 입성장이 국소적으로 변동된 강판을 제조하고, 아립계 빈도를 높인 개소를 선택하여 절곡 가공하는 것이어도 된다.
3. 권철심의 제조 방법
본 실시 형태에 관한 권철심의 제조 방법은, 상기 본 실시 형태에 관한 권철심을 제조할 수 있으면 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 배경기술에 있어서 특허문헌 9 내지 11로서 소개한 공지된 권철심에 준한 방법을 적용하면 된다. 특히 AEM UNICORE사의 UNICORE(https://www.aemcores.com.au/technology/unicore/) 제조 장치를 사용하는 방법은 최적이라고 할 수 있다.
또한 공지된 방법에 준하여, 필요에 따라서 열처리를 실시해도 된다. 또한 얻어진 권철심 본체(10)는, 그대로 권철심으로서 사용해도 되지만, 또한 필요에 따라서, 적층된 복수의 방향성 전자 강판(1)을 결속 밴드 등, 공지된 체결구 등을 사용하여 고정하여 권철심으로 해도 된다.
본 실시 형태는, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 들면서, 본 발명의 기술적 내용에 대해서 더 설명한다. 이하에 나타내는 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 조건예이며, 본 발명은, 이 조건예에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
(방향성 전자 강판)
표 1에 나타낸 성분(질량%, 표시 이외의 잔부는 Fe)을 갖는 슬래브를 소재로 하여, 표 2에 나타내는 성분(질량%, 표시 이외의 잔부는 Fe) 및 판 두께 t(㎛)를 갖는 방향성 전자 강판(제품판)을 제조하였다. 여기서, 마무리 어닐링 조건은 특허문헌 7에 기재된 마무리 어닐링 조건 등을 사용하여 굴곡부 근방의 아립계 빈도를 변화시켰다. 표 1 및 표 2에 있어서의 「-」는, 함유량을 의식한 제어 및 제조를 하지 않고, 함유량의 측정을 실시하지 않은 원소인 것을 의미한다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
(평가 방법)
(1) 아립계 빈도
상기의 방법으로 제조한 강판(강종 A1 내지 D1)에 대하여, 굴곡부 근방 영역의 8㎜×80㎜의 영역에 있어서, 전술한 바와 같이 합계 205점의 결정 방위의 측정점을 2㎜ 간격으로 배치하여, 결정 방위의 측정을 실시하였다. 또한 당해 측정을 강판 10매에 대해 실시하였다. 얻어진 합계 2050점의 측정 결과에 기초하여, 인접하는 측정점간에 있어서의 입계점의 판정을 3640개소에 대하여 행하고, Nac, Nal, Nbc, Nbl 등을 구하였다.
(2) 방향성 전자 강판의 자기 특성
방향성 전자 강판(1)의 자기 특성은, JIS C 2556:2015에 규정된 단판 자기 특성 시험법(Single Sheet Tester: SST)에 기초하여 측정하였다.
자기 특성으로서, 800A/m로 여자했을 때의 강판의 압연 방향의 자속 밀도 B8(T)과, 여자 자속 밀도가 1.7T, 주파수 50Hz에서의 강판의 철손값을 측정하였다.
(3) 철심의 효율
각 강판을 소재로 하여, 표 3 및 도 8에 도시하는 형상을 갖는 코어 No.a 내지 c의 권철심을 제조하였다. 또한, L1은 X축 방향에 평행하고, 중심 CL을 포함하는 평단면에서의 권철심의 최내주에 있는 서로 평행한 방향성 전자 강판(1) 사이의 거리(내면측 평면부간 거리)이다. L1'는 X축 방향에 평행하고, 최내주에 있는 방향성 전자 강판(1)의 제1 평면부(4)의 길이(내면측 평면부 길이)이다. L2는 Z축 방향에 평행하고, 중심 CL을 포함하는 종단면에서의 권철심의 최내주에 있는 서로 평행한 방향성 전자 강판(1) 사이의 거리(내면측 평면부간 거리)이다. L2'는 Z축 방향에 평행하고, 최내주에 있는 방향성 전자 강판(1)의 제1 평면부(4)의 길이(내면측 평면부 길이)이다. L3은 X축 방향에 평행하고, 중심 CL을 포함하는 평단면에서의 권철심의 적층 두께(적층 방향의 두께)이다. L4는 X축 방향에 평행하고 중심 CL을 포함하는 평단면에서의 권철심의 적층 강판 폭이다. L5는 권철심의 최내부의 서로 인접하고, 또한 아울러 직각을 이루도록 배치된 평면부간 거리(굴곡부간의 거리)이다. 바꾸어 말하면, L5는, 최내주의 방향성 전자 강판(1)의 평면부(4, 4a) 중, 가장 길이가 짧은 평면부(4a)의 길이 방향의 길이이다. r은 권철심의 내면측의 굴곡부(5)의 곡률 반경이며, φ는 권철심의 굴곡부(5)의 굽힘 각도이다.
얻어진 권철심의 철손을 측정하고, 그들의 철손의 비로서 산출되는 통칭 빌딩 팩터(BF)라고 불리는 철심 효율을 측정하였다. 여기서 BF란, 권철심의 철손값을, 권철심의 소재인 방향성 전자 강판의 철손값으로 나눈 값이다. BF가 작을수록, 소재 강판에 대한 권철심의 철손이 저감되는 것을 나타내고 있다. 또한 본 실시예에서는, BF가 1.12 이하였던 경우를, 철손 효율의 악화를 억제할 수 있었던 것으로서 평가하였다.
[표 3]
Figure pct00003
(실시예 1; No.1 내지 6)
강종 A1을 사용하여, 마무리 어닐링 분위기 및 히트 사이클 조건에서 아립계 빈도를 바꾼 강판 A1-(1 내지 6)을 제조하고, 코어 No.a의 권철심을 제조하여, 철심 효율을 평가하였다.
(실시예 2; No.7 내지 12)
강종 B1을 사용하여, 탈탄 어닐링 시의 가열 속도를 50 내지 400℃/s로 하고, 부분적으로 결정 입경을 바꾼 강판 B1-(1 내지 6)을 제조하고, 코어 No.b의 권철심을 제조하여, 철심 효율을 평가하였다.
(실시예 3; No.13 내지 25)
강종 C1을 사용하여, 마무리 어닐링의 분위기, 온도 구배 조건에서 아립계 빈도를 현저하게 바꾼 강판 C1-(1 내지 9)를 제조하고, C1-8에 있어서는 절곡 형상(내면측 곡률 반경 r)을 바꾼 코어 No.b의 권철심을 제조하여, 철심 효율을 평가하였다(주로, 아립계 빈도의 대소 및 굽힘 형태의 영향의 차이를 평가하였다).
(실시예 4; No.26 내지 36)
강종 D1을 사용하여, 마무리 어닐링의 분위기, 온도 구배 조건에서 아립계 빈도를 현저하게 바꾼 강판 D1-(1 내지 11)을 제조하고, 코어 No.c의 권철심을 제조하여, 철심 효율을 평가하였다(주로, 아립계 빈도의 대소 및 굽힘 형태의 영향의 차이를 평가하였다).
(실시예 5; No.37 내지 52)
강종 E1 내지 T1을 사용하여, 마무리 어닐링의 분위기 및 유지 시간, 그리고 온도 구배 조건에서 아립계 빈도를 현저하게 바꾼 강판을 제조하고, 코어 No.a 내지 c 중 어느 것의 권철심을 제조하여, 철심 효율을 평가하였다.
그리고, 실시예 1 내지 실시예 3에 있어서의 철심 효율 평가 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 표 4의 (1) 내지 (3)식의 「판정」에 있어서, 표기 「○」는, 식을 충족한 경우를 의미하고, 표기 「×」는, 식을 충족하지 않은 경우를 의미한다.
[표 4A]
Figure pct00004
[표 4B]
Figure pct00005
[표 4C]
Figure pct00006
[표 4D]
Figure pct00007
[표 4E]
Figure pct00008
[표 4F]
Figure pct00009
[표 4G]
Figure pct00010
[표 4H]
Figure pct00011
[표 4I]
Figure pct00012
이상의 결과로부터, 본 발명의 권철심은, 적어도 하나의 코너부(3)에 있어서, 2개 이상 존재하는 굴곡부(5) 중 적어도 하나에 대하여 상술한 (1)식을 충족하므로, 저철손인 특성을 구비하는 것이 명확해졌다.
본 발명에 따르면, 굽힘 가공된 강판을 적층하여 이루어지는 권철심에 있어서, 준비되지 않은 효율의 악화를 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
1: 방향성 전자 강판
2: 적층 구조
3: 코너부
4: 평면부
5: 굴곡부
6: 접합부
10: 권철심 본체

Claims (5)

  1. 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 권철심 본체를 구비하는 권철심이며,
    상기 권철심 본체는, 길이 방향으로 제1 평면부와 코너부가 교호로 연속되고, 당해 각 코너부를 사이에 두고 인접하는 2개의 제1 평면부가 이루는 각이 90°인 방향성 전자 강판이, 판 두께 방향으로 적층된 부분을 포함하고, 측면에서 보아 대략 직사각 형상의 적층 구조를 갖고,
    상기 각 코너부는, 상기 방향성 전자 강판의 측면에서 보아, 곡선상의 형상을 갖는 굴곡부를 2개 이상 가짐과 함께, 인접하는 상기 굴곡부의 사이에 제2 평면부를 갖고 있고, 또한, 하나의 코너부에 존재하는 굴곡부 각각의 굽힘 각도의 합계가 90°이고,
    상기 굴곡부의 측면에서 볼 때의 내면측 곡률 반경 r은 1㎜ 이상 5㎜ 이하이고,
    상기 방향성 전자 강판이
    질량%로,
    Si: 2.0 내지 7.0%,
    를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
    Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖고, 또한
    적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 상기 굴곡부와의 경계에 대하여 수직 방향으로 9㎜ 이내의 영역에 있어서의 아립계의 존재 빈도가, 이하의 (1)식을 충족하는 것을 특징으로 하는, 권철심.
    (Nac+Nal)/Nt≥0.010 … (1)
    여기서, 상기 (1)식 중의 Nt는, 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 혹은 상기 제2 평면부의 상기 영역 내에, 상기 굴곡부 경계에 대하여 평행 방향 및 수직 방향으로 2㎜ 간격으로 복수개의 측정점을 배치한 경우, 상기 평행 방향 및 상기 수직 방향으로 인접하는 2개의 측정점을 연결한 선분의 총 수이다.
    상기 (1)식 중의 Nac는, 상기 굴곡부 경계와 평행한 방향의 상기 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수이며, 상기 (1)식 중의 Nal은, 상기 굴곡부 경계와 수직인 방향의 선분 중, 아립계를 확인할 수 있는 선분의 수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 이하의 (2)식을 충족하는 것을 특징으로 하는, 권철심.
    (Nac+Nal)/(Nbc+Nbl)>0.30 … (2)
    여기서, 상기 (2)식 중의 Nbc는, 상기 굴곡부 경계와 평행한 방향의 상기 선분 중, 상기 아립계 이외의 입계를 확인할 수 있는 선분의 수이며, 상기 (2)식 중의 Nbl은, 상기 굴곡부 경계와 수직인 방향의 상기 선분 중, 상기 아립계 이외의 입계를 확인할 수 있는 선분의 수이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 굴곡부에 인접하는 상기 제1 평면부 및 상기 제2 평면부 중 1개 이상에 있어서, 이하의 (3)식을 충족하는 것을 특징으로 하는, 권철심.
    Nal/Nac≥0.80 … (3)
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방향성 전자 강판의 상기 화학 조성이, 질량%로,
    Si: 2.0 내지 7.0%,
    Nb: 0 내지 0.030%,
    V: 0 내지 0.030%,
    Mo: 0 내지 0.030%,
    Ta: 0 내지 0.030%,
    W: 0 내지 0.030%,
    C: 0 내지 0.0050%,
    Mn: 0 내지 1.0%,
    S: 0 내지 0.0150%,
    Se: 0 내지 0.0150%,
    Al: 0 내지 0.0650%,
    N: 0 내지 0.0050%,
    Cu: 0 내지 0.40%,
    Bi: 0 내지 0.010%,
    B: 0 내지 0.080%,
    P: 0 내지 0.50%,
    Ti: 0 내지 0.0150%,
    Sn: 0 내지 0.10%,
    Sb: 0 내지 0.10%,
    Cr: 0 내지 0.30%, 및
    Ni: 0 내지 1.0%
    를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 권철심.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방향성 전자 강판의 상기 화학 조성에 있어서, Nb, V, Mo, Ta 및 W로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 합계로 0.0030 내지 0.030질량% 함유하는 것을 특징으로 하는, 권철심.
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