KR20230106697A - 전자 강판의 절단 방법 및 코어의 제작 방법 - Google Patents

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유이치 이마자토
가즈사 모리
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가부시끼가이샤 에스에이치티
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Abstract

본 발명은 전자 강판을 파이버 레이저에 의해 절단하는 방법, 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제하고, 또한 방청 효과를 부여한 전자 강판재를 제작하는 방법, 및 절단된 전자 강판재로부터 바니시 고임의 발생을 억제한 코어를 제작하는 방법을 제공한다.　본 발명은 전자 강판에 산소 농도가 50체적％ 이상인 어시스트 가스를 분사하면서 파이버 레이저를 조사하여 절단하여, 녹의 발생을 방지하는 산화막을 가짐과 함께 파이버 레이저의 열에 의한 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제한 전자 강판재를 얻는다.　상기 전자 강판재는, 어닐링 처리함으로써, 자기 특성을 복원할 수 있다.

Description

전자 강판의 절단 방법 및 코어의 제작 방법
본 발명은 변류기나 차량 탑재용의 전류 센서 등의 코어에 사용되는 전자 강판재의 제작 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 전자 강판을 파이버 레이저에 의해 절단하는 방법, 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제하고, 또한 방청 효과를 부여한 전자 강판재를 제작하는 방법 및 절단된 전자 강판재로부터 코어를 제작하는 방법에 관한 것이다.
변류기, 전류 센서 등에 사용되는 코어는, 전자 강판을 절단하여 얻어지는 띠 형상의 전자 강판재를 권회, 혹은 프레스 펀칭된 전자 강판재를 적층하여 제작된다(이하에서는 「권회」와 「적층」을 통합하여 「적층」이라고 칭함).　전자 강판재가 적층된 코어 어셈블리에는, 어닐링 처리가 실시되고, 전자 강판재끼리를 고착하기 위해 바니시(함침 접착제)를 함침시킨다.
띠 형상으로 전자 강판을 절단하기 위해서는, 슬리터 장치가 사용된다.　예를 들어, 특허문헌 1에서는, 슬리터 장치에 배치된 상하 한 쌍의 회전날에 의해 긴 전자 강판을 절단하여 띠 형상의 전자 강판재를 얻는다.
그러나, 회전날에 의한 절단에서는, 곡선 가공은 곤란하고, 외연 형상이 복잡한 가공도 곤란하다.　또한, 회전날의 소모가 빠른 문제가 있다.　또한, 절단 시에 전자 강판이 회전날에 대하여 달아나 버리는 경우가 있고, 특히 미세 폭 띠 형상의 전자 강판재를 얻는 것은 어렵다.　게다가, 회전날은 수mm 정도의 두께이기 때문에 절단 시에 재료 수율의 저하를 초래한다.
또한, 회전날에 의한 절단은, 상하 한 쌍의 회전날을 오프셋한 상태에서 실시된다.　따라서, 전자 강판재(20)의 절단면(21)에는, 도 8 및 후술하는 도 10에 나타내는 바와 같이, 절단날에 의한 물려 잘린 부분에 버(22)가 발생하여, 절단 후의 폭이 변동된다.　그 결과, 도 9에 나타내는 바와 같이 전자 강판재(20)를 복수 적층한 코어 어셈블리(23a)에서는, 측면에 ±0.1mm 정도의 단차가 발생한다.
전자 강판을 프레스 펀칭하여 얻어지는 전자 강판재의 경우도, 펀칭된 전자 강판재에는, 금형의 물려 잘린 부분에 버가 발생하여, 절단 후의 폭이 변동된다.　그 결과, 전자 강판재를 적층했을 때, 코어 어셈블리의 측면에 상기와 마찬가지로 단차가 발생한다.
코어 어셈블리의 측면에 단차가 발생하면, 최종 제품인 코어의 치수 불량이나 성능 불량 등의 원인이 된다.
그런데, 전자 강판재를 적층한 코어 어셈블리(23a)는, 코어(23)를 제작하기 위해, 어닐링 처리를 실시한 후, 전자 강판재끼리의 박리를 방지하기 위해 바니시(25)로 고착하는 함침 처리를 행한다.　이때, 바니시(25)가 코어(23)의 측면에 잔류하면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 바니시 고임(24)으로서 경화된다.　바니시 고임(24)은 직경 0.3mm 이상, 높이 10분의 수mm가 되는 경우가 있어, 바니시 고임(24)이 발생한 코어(23)는 외관 불량, 치수 불량이 된다.
발명자들은, 회전날 절단 혹은 프레스 펀칭에 의해 얻어진 전자 강판재를 사용하여 제작된 코어에는 함침재 고임이 발생하기 쉽다는 것을 깨달았다.　그리고, 예의 연구의 결과, 함침재 고임은, 하기의 원인으로 발생하는 것을 밝혀냈다.
그 원인은, 전자 강판재(20)의 절단면의 표면 구조이다.　회전날 절단 혹은 프레스 펀칭된 전자 강판재(20)의 절단면(21)은 요철이 적은 평탄한 구조가 된다.　요철이 적은 평탄한 절단면은 젖음성이 높기 때문에, 도 11에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 바니시(26)가 절단면(21)에 부착되기 쉽다.　그리고, 부착된 바니시(26)가 그대로 경화됨으로써, 일부가 도 10에 나타내는 바와 같은 바니시 고임(24)이 된다.
또한, 전자 강판재(20)에 발생한 버(22)에 의해 발생하는 코어 측면의 단차(적층 어긋남)도 바니시 고임의 한 요인이다.　단차에는 바니시가 고이기 쉽기 때문이다.
그래서, 발명자들은, 회전날이나 프레스 펀칭 대신에 레이저를 사용한 전자 강판의 절단 방법의 채용을 검토하였다.
예를 들어, 특허문헌 2에서는, 아연 도금 강판을 레이저 절단하는 방법을 개시하고 있다.　레이저로서 YAG 레이저, CO2 레이저가 사용되고 있다.　이들 레이저는, 2 내지 20체적％의 산소, 잔부 질소의 어시스트 가스를 분사하면서, 강판에 조사된다.
일본 특허 공개 평5-299277호 공보 일본 특허 공개 제2001-353588호 공보
그러나, YAG 레이저, CO2 레이저를 전자 강판의 절단에 사용하면, 절단 시에 절단면에 과잉으로 열이 가해진다.　그 결과, 절단된 단부면으로부터의 깊이 약 1000㎛ 정도까지 약 1500℃ 이상으로 가열되어 버려, 자기 특성을 좌우하는 전자 강판의 결정 구조가 열에 의해 변화한다.　또한, YAG 레이저, CO2 레이저는 어시스트 가스에 산소를 사용한 경우, 전자 강판재의 절단면에 검은 녹이 발생한다.　그리고, 이들 표층의 결정 구조 변화와 표면에 발생하는 검은 녹에 의해 저하된 자기 특성은, 전자 강판을 어닐링 처리하거나 해도 회복하는 것은 곤란하다.　따라서, YAG 레이저, CO2 레이저로 절단한 전자 강판재는, 자기히스테리시스 곡선(B-H 커브)의 폭에 영향을 받기 어려운 모터 등의 코어에는 사용 가능하지만, 변류기, 전류 센서 등의 B-H 커브의 미소 자화 영역으로부터 포화 자화 전역에서 연자기 특성이 요구되는 보자력이나 잔류 자속 밀도의 영향을 받는 제품의 코어에는 사용할 수 없었다.
본 발명의 목적은, 전자 강판을 파이버 레이저에 의해 절단하는 방법, 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제하고, 또한 방청 효과를 부여한 전자 강판재를 제작하는 방법 및 절단된 전자 강판재로부터 바니시 고임의 발생을 억제한 코어를 제작하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 전자 강판의 절단 방법은,
전자 강판에 산소 농도가 50체적％ 이상인 어시스트 가스를 분사하면서 파이버 레이저를 조사하여 절단하여, 절단면에 방청 효과가 부여된 전자 강판재를 얻는다.
상기 파이버 레이저는,
파이버 코어 직경: 1㎛ 내지 25㎛,
레이저 출력: 300W 내지 1000W,
절단 속도: 300mm/초 내지 500mm/초
로 상기 전자 강판에 조사할 수 있다.
상기 산소 농도는 60체적％ 이상이며, 잔부 질소로 할 수 있다.
본 발명의 전자 강판재의 제작 방법은,
상기 전자 강판의 절단 방법에 의해 절단된 상기 전자 강판재에 어닐링 처리함으로써, 자기 특성을 복원한다.
상기 어닐링 처리는, 750℃ 내지 850℃, 1시간 이상의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 코어 제작 방법은,
상기 전자 강판의 절단 방법에 의해 절단된 상기 전자 강판재를 권회 또는 적층하여 코어 어셈블리를 얻는 스텝,
상기 코어 어셈블리에 어닐링 처리를 실시하여 상기 전자 강판재의 자기 특성을 복원하는 스텝, 및
상기 코어 어셈블리를 바니시에 침지시키는 스텝을
포함하고 있다.
상기 어닐링 처리는, 750℃ 내지 850℃, 1시간 이상의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.
상기 바니시는, 아크릴계 모노머와 에폭시 수지를 포함하는 재료로 할 수 있다.
본 발명의 전자 강판의 절단 방법에 의하면, 전자 강판에 산소 농도가 높은 어시스트 가스를 분사하면서 파이버 레이저를 조사하고, 전자 강판을 절단하여 전자 강판재를 얻는다.　파이버 레이저는, 좁은 면적에 에너지의 집중이 가능하기 때문에, 전자 강판의 절단면은 과잉의 가열을 받지 않고 절단될 수 있다.　이에 의해, 얻어진 전자 강판재는, 절단면 표층의 결정 구조 변화를 최소한으로 억제하고, 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있다.　또한, 산소 농도가 높은 어시스트 가스를 채용함으로써, 절단면은 고속으로 산화되어 산화막이 형성된다.　이 산화막은, 붉은 녹의 발생을 억제하는 효과를 갖기 때문에, 절단하여 얻어진 전자 강판재는, 방청 처리나 방청지로 포장하거나 할 필요는 없다.
파이버 레이저에 의해 절단된 전자 강판재는, 절단면이 균일하게 가공되어, 회전날 절단이나 프레스 펀칭과 같이 물려 잘림에 의한 버 발생도 없다.　따라서, 권회 또는 적층된 코어 어셈블리는 절단면이 가지런하여, 측면의 단차 발생을 억제할 수 있다.
권회 또는 적층된 코어 어셈블리에는, 어닐링 처리가 실시된다.　전자 강판의 절단면에서는 결정 구조의 변화가 발생하는 영역은 극히 얕기 때문에, 어닐링 처리를 실시함으로써, 절단면 표층의 결정 구조의 복원을 도모할 수 있어, 자기 특성을 복원할 수 있다.
자기 특성이 복원된 코어 어셈블리는, 바니시에 침지시킨 후 건조시킨다. 코어 어셈블리는, 전자 강판재의 절단면이 미세한 요철을 가짐으로써 로터스 효과에 의해 젖음성이 낮아지고, 또한 측면의 단차 발생이 억제되어 있기 때문에, 바니시 고임도 저감될 수 있다.　따라서, 얻어진 코어의 외관 불량, 치수 불량도 저감될 수 있다.
본 발명에 의해 제작된 코어는, 변류기 등의 펀칭 코어 및 차량 탑재용의 전류 센서 등의 코어로서 적합하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 절단 방법에 의해 절단된 전자 강판재의 절단면의 (a) 사진 및 (b) 확대 사진이다.
도 2는 파이버 레이저 절단과 회전날 절단에 의한 절단면의 어닐링 처리 전후의 금속 조직을 비교한 확대 모식도이다.
도 3은 본 발명의 코어 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 (a) 파이버 레이저 절단과, (b), (c) 회전날 절단에 의한 코어 어셈블리의 어닐링 처리 후의 측면 사진이다.
도 5는 파이버 레이저 절단과 회전날 절단에 의한 전자 강판재의 어닐링 처리 전후의 B-H 커브를 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 코어의 바니시 고임의 상태를 나타내는 확대 사진이다.
도 7은 본 발명의 코어에 바니시 고임이 발생하기 어려운 메커니즘을 설명하는 단면도이다.
도 8은 회전날 절단된 전자 강판재의 절단면의 확대 사진이다.
도 9는 회전날 절단된 전자 강판재를 적층한 코어 어셈블리의 단면도이다.
도 10은 회전날 절단된 전자 강판재를 적층한 코어의 측면에 발생하는 바니시 고임의 확대 사진이다.
도 11은 회전날 절단된 전자 강판재를 적층한 코어에 바니시 고임이 발생하는 메커니즘을 설명하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전자 강판의 절단 방법 및 코어의 제작 방법에 대하여 설명을 행한다.
절단되는 전자 강판은, 방향성 전자 강판 혹은 무방향성 전자 강판을 채용할 수 있다.　전자 강판의 두께는, 0.2mm 내지 0.5mm로 하는 것이 적합하다.　물론, 전자 강판의 두께는, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 전자 강판의 절단에 사용하는 파이버 레이저는, 파이버 레이저 가공기로부터 광 파이버를 통하여 레이저 유닛에 공급되어, 레이저 유닛의 레이저 헤드로부터 조사되는 레이저이다.　레이저 유닛에는, 레이저 헤드의 주위에 어시스트 가스를 분출하는 에어 노즐이 내장되어 있고, 에어 노즐은, 파이버 레이저로 전자 강판을 절단하는 동안, 가스 봄베로부터 공급된 고압의 어시스트 가스를 절단 위치를 향하여 분사한다.
파이버 레이저는,
파이버 코어 직경: 1㎛ 내지 25㎛,
레이저 출력: 300W 내지 1000W
로 할 수 있다.　물론, 상기 값에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 파이버 레이저는, 스폿 직경이 10㎛ 내지 100㎛가 되도록 전자 강판에 조사할 수 있다.
어시스트 가스는, 비교적 고산소 농도의 것을 사용한다.　예를 들어, 어시스트 가스는, 산소 농도가 50체적％ 이상인 것을 채용할 수 있고, 바람직하게는, 산소 농도가 60체적％ 이상이다.　잔부는 실질적으로 질소로 할 수 있다.　고산소 농도의 어시스트 가스를 사용하는 것은, 전자 강판의 절단면을 적합하게 산화시키기 위해서이다.　어시스트 가스의 유량은, 30리터/분 이상 100리터/분 이하로 하는 것이 적합하다.　물론, 이들 값에 한정되는 것은 아니다.
전자 강판의 이송 속도는, 절단 속도: 300mm/초 내지 500mm/초가 되도록 조정하는 것이 적합하다.　또한, 이송 속도는, 전자 강판의 두께나, 파이버 코어 직경, 레이저 출력에 따라 적절히 조정 가능하다.
파이버 레이저를 전자 강판에 조사함으로써, 전자 강판은 절단되어, 전자 강판재가 얻어진다.　파이버 레이저로 전자 강판을 절단함으로써, 회전날로는 달성할 수 없는 곡선 가공이나 외연 형상이 복잡한 가공도 행할 수 있다.　또한, 프레스 펀칭에서는 전자 강판재의 형상마다 금형이 필요하게 되지만, 파이버 레이저는 금형도 불필요하다.
본 발명에서는, 파이버 레이저에 의한 절단 시에, 전자 강판의 절단 위치에 고산소의 어시스트 가스를 분사하고 있기 때문에, 절단면은 산소와 결합하여 고속으로 산화된다.　또한, 어시스트 가스의 분사에 의해 절단면에 발생하는 용융 금속 등의 드로스는 날려 버려 정화된다.
얻어진 전자 강판재는, 고산소의 어시스트 가스를 분사하면서 파이버 레이저로 절단하고 있기 때문에, 상기한 바와 같이 절단면에는 산화막이 형성된다.　이 산화막은, 자기 특성 등에 영향을 미치는 붉은 녹의 발생을 억제하는 효과를 갖는다.　예를 들어, 칼날 절단이나 프레스 펀칭한 전자 강판재는, 절단면에 산화막은 형성되지 않고, 붉은 녹이 발생해 버리기 때문에, 방청지로 포장하거나 해야 한다.　그러나, 본 발명에서는, 전자 강판재의 절단면에 산화막이 형성되기 때문에, 방청지에 의한 포장 등은 불필요하다.
파이버 레이저로 절단함으로써, 전자 강판의 절단면은, 순간적으로 고온(1500℃ 이상)이 되어, 절단면 표층의 결정 구조가 변화해 버린다.　그러나, 파이버 레이저는, 좁은 면적에 에너지의 집중이 가능하기 때문에, 결정 구조가 변화하는 표층의 깊이는 약 10㎛ 내지 50㎛로 한정된다.　YAG 레이저나 CO2 레이저에서는 결정 구조가 변화하는 표층의 깊이는 약 1000㎛ 이상이기 때문에, 파이버 레이저에서는, 결정이 변화하는 표층 깊이는 극히 얕은 범위로 한정할 수 있어, 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.　파이버 레이저에 의해 절단된 전자 강판의 절단면에서는 결정 구조의 변화가 진행되는 깊이가 극히 얕기 때문에, 발명자들은, 절단 후에 전자 강판재에 어닐링 처리를 실시함으로써, 결정 구조의 복원과, 자기 특성의 복원을 행할 수 있다는 것을 발견했다.　또한, 어닐링 처리는 후술한다.
도 1은 상기 절단 방법에 의해 절단된 전자 강판재(10)의 절단면(11)의 (a) 사진 및 (b) 확대 사진이다.　도 1을 참조하면, 파이버 레이저에 의한 절단면(11)에는, 미세한 요철이 다수 형성되어 있음을 알 수 있다.　파이버 레이저에 의해 전자 강판을 절단함으로써 전자 강판재의 절단면에는, 높이 수십㎛, 직경 수십㎛의 돔 형상에 가까운 미세한 요철이 수십㎛ 피치로 형성된다.　한편, 절단면에 드로스의 잔존은 없다.　드로스의 잔존은, 파이버 레이저의 출력 부족, 절단 속도가 너무 느린 등의 이유로 발생한다.　또한, 절단면(11)은 도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 광택을 띠고 있기 때문에, 표면에 무색의 산화막(후술하는 바와 같이 두께 수㎛)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 2는 절단 후, 어닐링 처리 전의 전자 강판재의 절단면의 금속 조직을 모식화한 도면이다.　도 2의 (a)는 파이버 레이저로 절단한 전자 강판재의 절단면, 도 2의 (c)는 회전날에 의해 절단한 전자 강판재의 절단면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 전자 강판의 파이버 레이저에 의한 절단면은, 표층의 극히 얕은 영역(부호 α로 나타냄)이 파이버 레이저의 열에 의해 변성되어, 결정 구조가 변화되어 있음을 알 수 있다.　한편, 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 회전날에 의한 절단면에는, 열에 의한 변성이나 결정 구조 변화는 보이지 않는다. 파이버 레이저에 의한 절단면은, 결정 구조의 변화에 의해, 후술하는 도 5의 (a)에 실선으로 나타내는 바와 같이 회전날 절단의 전자 강판재(점선으로 나타냄)에 비하여, 전자 강판재의 B-H 커브는, 자기 특성이 저하, 즉, 잔류 자속 밀도가 작아진다.　그러나, 후술하는 바와 같이, 이 저하된 자기 특성은, 어닐링 처리에 의해 복원할 수 있다.
도 3은 파이버 레이저로 동일 형상으로 절단한 전자 강판재(10)를 복수 적층한 코어 어셈블리(13a)의 단면도이다.　도면에 나타내는 바와 같이, 각 전자 강판재(10)의 절단면(11)은 원추 형상으로 직경 축소되는 레이저 광에 의해 약간 비스듬하게 경사져 있지만, 적층된 전자 강판재(10)의 측면은 정렬되어 있고, 적층 어긋남이 없음을 알 수 있다.　또한, 도 3에서는, 절단면(11)의 경사를 과장하여 나타내고 있지만, 실제의 경사는 약 1° 이하이다.　파이버 레이저로 절단함으로써, 전자 강판재(10)는 절단면(11)의 형상의 변동, 및 절단 후의 전자 강판재(10)의 폭의 변동을 고정밀도(약 ±0.05mm 이하)로 제어할 수 있다.
절단된 전자 강판재(10)는 도 3에 나타내는 바와 같이 적층되어 코어 어셈블리(13a)로 한 후, 어닐링 처리가 실시된다.　어닐링 처리 조건은, 750℃ 내지 850℃, 1시간 이상의 조건이다.　바람직하게는, 780℃ 내지 820℃, 2시간 이상의 조건이다.　어닐링 분위기는, 불활성 가스 분위기로 할 수 있다.
파이버 레이저에 의해 절단된 전자 강판재에 어닐링 처리를 실시함으로써, 도 2의 (a)에 나타낸 절단면의 표층의 결정 구조가 변화되어 있는 영역 α는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 결정 구조가 복원되고, 또한 그 심부에서는 미세한 결정 구조가 어닐링 처리에 의해 비대화되어 있음을 알 수 있다.　이에 의해, 후술하는 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 잔류 자속 밀도도 커져, 자기 특성이 복원될 수 있다.
도 4의 (a)는 파이버 레이저에 의해 절단된 본 발명의 코어 어셈블리(13a)의 어닐링 처리 후의 측면 사진이다.　(b), (c)는 비교를 위해 회전날 절단한 전자 강판재를 적층한 코어 어셈블리(23a)에 마찬가지의 어닐링 처리를 실시한 측면 사진이다.　코어 어셈블리(13a, 23a)에 어닐링 처리를 행하면, 절단 방법의 여하에 상관없이, 코어 어셈블리의 측면에 두께 수백nm의 얇은 산화막이 형성된다.　그러나, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 파이버 레이저에 의해 절단된 본 발명의 코어 어셈블리(13a)는 어닐링 처리를 행해도, 얇은 산화막이 생성되는 것에 기인하는 템퍼 컬러(광의 간섭색)는 출현하지 않는다.　한편, 회전날 절단된 코어 어셈블리(23a)에는, 도 4의 (b), (c)에 나타내는 바와 같이 템퍼 컬러가 출현한다.
이 이유는, 파이버 레이저에 의한 절단면(11)에는, 두께 수㎛의 두께의 무색의 산화막이 처음부터 생성되는 것에 기인한다.　이 무색의 산화막이 먼저 생성됨으로써, 어닐링 처리에서 그 위에 두께 수백nm 정도의 얇은 산화막이 생성되어도, 템퍼 컬러는 출현하지 않는다.　한편, 회전날 절단의 전자 강판재(20)의 절단면(21)에는, 절단에 따라서는 두께 수㎛의 무색의 산화막은 생성되지 않고, 어닐링 처리에 의해 절단면(21)에 직접 두께 수백nm 정도의 얇은 산화막이 생성되는 결과, 템퍼 컬러가 발생한다.　템퍼 컬러가 발생한 코어(23)는 일반적으로 외관 불량이 된다.
어닐링 처리 후, 코어 어셈블리는 바니시에의 침지 처리가 행해진다.　바니시는, 함침성을 갖는 접착제이며, 예를 들어 적층된 전자 강판재의 사이에 스며들기 쉬운, 비교적 점도가 낮은 아크릴계 모노머와 에폭시 수지를 포함하는 액체이다.
코어 어셈블리를 바니시에 침지함으로써, 적층(권회를 포함함)된 전자 강판재 사이에 바니시가 침입하고, 바니시의 경화에 의해 전자 강판재끼리를 고착시킬 수 있어, 코어가 제작된다.　바니시를 전자 강판재 사이에 보다 함침시키기 쉽게 하기 위해, 코어 어셈블리는 80℃ 내지 90℃ 정도로 예열해 두고, 상온, 상압의 액상 바니시에 침지시키는 것이 바람직하다.　이에 의해, 예열된 전자 강판재가 냉각되는 과정에서 모세관 현상에 의해 전자 강판재 사이에 효과적으로 바니시를 침입시킬 수 있다.　바니시에 침지시킨 후에는, 에어를 분사함으로써 측면 등에 부착된 바니시를 적하시켜, 약 110℃ 내지 150℃ 정도의 건조로에서 2시간 내지 3시간 유지함으로써 바니시를 건조시킬 수 있다.　도 6을 참조하면, 제작된 코어(13)에는, 바니시 고임이 거의 없음을 알 수 있다.　일부, 바니시 고임(14)이 관찰되지만, 절단면(11)에서 튕겨서 둥글게 된 물방울 형상의 형태이다.　이 바니시 고임(14)은 직경 0.05mm 정도, 높이도 0.02mm 정도로 매우 낮고, 전자 강판의 두께의 10분의 1 이하이기 때문에, 외관이나 치수는 실용상 문제없다.
본 발명의 코어에 바니시 고임이 형성되기 어려운 이유는, 다음과 같다.　파이버 레이저에 의해 절단된 전자 강판재(10)의 절단면(11)에는, 상기한 바와 같이, 전자 강판재(10)의 절단면에 높이 수십㎛, 직경 수십㎛의 돔 형상에 가까운 미세한 요철이 수십㎛ 피치의 간격으로 다수 형성되어 있다(도 1 참조).　그리고, 코어 어셈블리는, 이 절단면을 갖는 전자 강판재를 적층하여 형성된다.　절단면(11)에 미세한 요철이 다수 형성되어 있음으로써 로터스 효과에 의해 젖음성이 낮아지기 때문에, 액상의 바니시는 절단면(11)에 부착될 수 없다.　이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 바니시는, 전자 강판재(10, 10) 사이에는 부호 15로 나타내는 바와 같이 잔류하지만, 절단면(11)에 부착된 바니시는 절단면(11)에서 튕겨진다.　그 때문에, 코어(13)의 측면에는 도 6과 같이, 바니시 고임이 발생하지 않는다.　기타의 이유로서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 전자 강판재(10)가 고정밀도의 치수 정밀도로 절단되어 있기 때문에, 이들을 겹친 코어 어셈블리(13a)의 측면에는 단차가 발생하기 어렵다.　그 결과, 코어(13)의 측면에 고이는 바니시를 저감시킬 수 있어, 바니시 고임의 발생이 저감될 수 있다.
본 발명에 의하면, 파이버 레이저를 이용하여 전자 강판을 절단함으로써, 회전날로는 달성할 수 없는 곡선 가공을 실현할 수 있어, 전자 강판의 수율의 향상을 도모할 수도 있다.　고산소의 어시스트 가스를 분사하면서 전자 강판을 절단함으로써, 절단면에는 산화막이 형성되어 붉은 녹 발생을 방지할 수 있다.　또한, 파이버 레이저에 의해 절단된 전자 강판재의 절단면은, 자기 특성의 열화를 최소한으로 억제할 수 있어, 어닐링 처리에 의해 그 자기 특성을 복원할 수 있다.　또한, 전자 강판재는 절단면에 미세한 요철이 다수 형성됨으로써, 로터스 효과에 의해 절단면에 바니시가 부착되기 어려워, 코어에 발생하는 바니시 고임을 저감시킬 수 있다.　본 발명의 코어는, 자기 특성이 우수하고, 외관 불량, 치수 불량도 적기 때문에, 전원 트랜스, 초크 코일, 리액터, 변류기, 차량 탑재용의 전류 센서 등의 각종 코어에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에서는, 전자 강판재의 절단면의 붉은 녹 발생을 억제할 수 있기 때문에, 본 발명의 절단 방법에 의해 미리 전자 강판재를 절단하여 스톡해 둘 수 있다.　그리고, 후일 필요에 따라 당해 전자 강판재를 코어 등에 사용하여 어닐링 처리, 함침 처리를 실시하도록 해도 된다.
상기 설명은, 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 특허 청구 범위에 기재된 발명을 한정하거나, 혹은 범위를 한정 축소하도록 이해해서는 안 된다.　또한, 본 발명의 각 부 구성은, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.
또한, 전자 강판을 절단할 때, 직선 부분은 칼날 절단으로 하고, 곡선 부분을 파이버 레이저 절단으로 하는 등, 다른 절단 방법과 조합하여 전자 강판의 절단을 행할 수도 있다.
실시예
<실시예 1>
파이버 레이저와 회전날로 전자 강판을 절단하고, 어닐링 처리 전후의 절단면을 관찰함과 함께, B-H 커브를 측정하였다.
전자 강판은, 두께 0.23mm의 방향성 전자 강판이며, 파이버 코어 직경 14㎛, 레이저 출력 400W, 절단 속도 500mm/초, 어시스트 가스의 산소 농도 100체적％, 유량 30리터/분의 조건에서 파이버 레이저에 의해 절단을 행하였다(발명예).　또한, 비교를 위해, 회전날에 의해 동일 두께의 방향성 전자 강판을 절단하였다(비교예).
발명예의 절단면(레이저 절단)과, 비교예의 절단면(칼날 절단)의 어닐링 처리 전의 금속 조직의 모식도를 도 2의 (a), 도 2의 (c)에 각각 나타낸다.　도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 발명예의 절단면은, 부호 α로 나타내는 영역에 대하여, 파이버 레이저의 열에 의해 변성되고 있고, 결정 구조가 변화되어 있다.　한편, 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 칼날 절단면에는 변성이나 결정 구조 변화는 보이지 않는다.　이들 어닐링 처리 전의 전자 강판에 대하여, B-H 커브를 측정한바, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 발명예(실선)는 비교예(점선)에 비하여 포화 자속 밀도가 작고, 자기 특성이 저하되어 있음을 알 수 있었다.　또한, 양자의 철손은 각각 2.90W/kg, 3.00W/kg이며, 결정 구조의 평균 입경은 100㎛였다.
다음으로, 발명예와 비교예의 전자 강판재에 각각 800℃, 2시간의 어닐링 처리를 실시하였다.　결과, 발명예는 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 도 2의 (a)의 영역 α가 소실되었다.　또한, 도 2의 (b)와 비교예의 도 2의 (d)에 나타내는 바와 같이, 발명예, 비교예 모두 결정의 평균 입경이 150㎛ 내지 200㎛까지 비대화되어 있었다.　양자의 철손은, 각각 2.37W/kg과 2.17W/kg이며, 어닐링 처리 전에 비하여 개선되었다.
또한, 어닐링 처리 후의 발명예와 비교예의 B-H 커브를 측정한바, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 발명예(실선)는 비교예(점선)와 거의 동일한 포화 자속 밀도이며, 어닐링 처리에 의해 비교예와 동등한 자기 특성까지 복원되었다는 것을 알 수 있다.
즉, 발명예는, 전자 강판에 고산소 농도의 어시스트 가스를 분사하면서, 파이버 레이저를 조사하여 절단을 행하고, 그 후에 어닐링 처리를 행함으로써, 회전날로 절단한 경우와 동등한 자기 특성을 구비할 수 있음을 알 수 있다.　한편, 파이버 레이저는, 직선뿐만 아니라 곡선 등의 가공도 용이하기 때문에, 권회한 상태에서 단면 원형의 코어를 얻을 수도 있다.　또한, 레이저 유닛은, 회전날과 같이 소모되는 일은 없기 때문에, 회전날의 무디어짐 등에 기인하는 절단 불량을 방지할 수 있으므로 경험 풍부한 장인에 의한 날끝 보전 공정수를 삭감할 수 있다.　또한, 파이버 레이저는, 회전날 절단 시와 같이 전자 강판이 달아나 버리는 일도 없기 때문에 수율 향상도 달성할 수 있다.
<실시예 2>
파이버 레이저의 조사 조건, 어시스트 가스의 산소 농도를 변화시켜 전자 강판을 절단하고, 고온 고습 분위기에서 붉은 녹 발생의 유무를 관찰하였다.
전자 강판은, 두께 0.23mm의 방향성 전자 강판이며, 파이버 코어 직경 14㎛, 레이저 출력 400W, 절단 속도 300mm/초와 500mm/초, 어시스트 가스의 산소 농도 40체적％(참고예), 50체적％, 70체적％, 100체적％(모두 발명예)의 8종류(모두 유량 30리터/분)의 조건에서 파이버 레이저에 의해 절단을 행하였다.　또한, 비교를 위해, 회전날에 의해 동일 두께의 방향성 전자 강판을 절단하였다(비교예).　절단 후, 모든 공시재에 대하여 각각 800℃, 2시간의 어닐링 처리를 실시하였다.
얻어진 각 공시재는, 온도 85℃, 습도 85％의 고온 고습 환경에 두고, 절단면에 붉은 녹이 관찰될 때까지의 일수를 측정하였다.　결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1를 참조하면, 산소 농도가 50체적％ 이상인 어시스트 가스 분위기 하에서 파이버 레이저 절단한 발명예는 모두 절단면에 3주간 이상 붉은 녹 발생은 확인되지 않았다.　보다 상세하게는, 산소 농도가 70체적％ 이상인 어시스트 가스 분위기 하에서 절단한 발명예는, 4주간 붉은 녹 발생은 확인되지 않았다.　한편, 어시스트 가스의 산소 농도가 40체적％인 발명예와, 칼날 절단의 비교예는 하루에 절단면에 붉은 녹이 발생하였다.
상기로부터, 산소 농도가 50체적％ 이상인 어시스트 가스 분위기 하에서 파이버 레이저 절단을 행함으로써, 전자 강판의 절단면에는 산화막이 형성되고, 형성된 산화막에 의해 붉은 녹의 발생이 억제된 것을 알 수 있다.　이들 발명예는, 장기에 걸쳐 산화 분위기에 방치되어도 붉은 녹은 발생하기 어렵기 때문에, 방청 처리나 방청지로 포장하거나 할 필요는 없고, 특히 후프 상태로 보관하는 경우에는 대형이 되므로 대단히 유효하다.　또한, 확실하게 산화막을 발생시키기 위해서는, 산소 농도 60체적％ 이상의 어시스트 가스를 채용하는 것이 바람직하다.
<실시예 3>
파이버 레이저로 전체 둘레를 절단하여 제작한 E형 코어와 프레스기에 의한 펀칭으로 제작한 동형상의 E형 코어를 각각 적층시킨 코어를 사용하여, 변류기를 제작하고, 어닐링 처리 전후의 출력 전압 특성을 측정하였다.
전자 강판은, 두께 0.35mm의 무방향성 전자 강판이며, 파이버 코어 직경 14㎛, 레이저 출력 300W, 절단 속도 300mm/초, 어시스트 가스의 산소 농도 100체적％, 유량 30리터/분의 조건에서 파이버 레이저에 의한 절단으로 E형 코어를 제작하였다(레이저 절단 코어).　또한, 비교를 위해, 프레스기에 의한 펀칭으로 동일 두께의 무방향성 전자 강판을 절단하여 동형상의 E형 코어를 제작하였다(비교예: 펀칭 코어).
상기에서 제작한 E형 코어를 각각 적층한 철심을 사용하여, 권회수 비 1:3000의 변류기를 제작하고(표 2 중, 어닐링 전), 출력 전압 특성의 측정을 행하였다.　또한, 발명예와 비교예의 E형 코어에 각각 800℃, 2시간의 어닐링 처리를 실시한 후, 다시 변류기를 제작하고(표 2 중, 어닐링 후), 출력 전압 특성의 측정을 행하였다.　결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00002
표 2를 참조하면, 어닐링 처리를 실시하기 전의 발명예는 비교예에 비해 3.2％ 특성이 저하되어 있지만, 어닐링 처리를 실시한 후에는 0.3％의 저하로 개선되어 있다.　어닐링 처리 후의 차이면 충분히 실용에 충분한 수준이다.　실제 운용으로서 전자 강판재의 가공에만 레이저 절단을 사용하고, E형 코어를 펀칭으로 제작한 경우에는, 레이저 절단에 의한 열 영향을 받는 부위는 E형 코어의 뒤쪽의 1면만이 되기 때문에, 특성 차는 더 개선된다.
10: 전자 강판재
11: 절단면
13: 코어
13a: 코어 어셈블리
14: 바니시 고임
15: 바니시

Claims (8)

  1. 전자 강판에 산소 농도가 50체적％ 이상인 어시스트 가스를 분사하면서 파이버 레이저를 조사하여 절단하여, 절단면에 방청 효과가 부여된 전자 강판재를 얻는,
    전자 강판의 절단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파이버 레이저는,
    파이버 코어 직경: 1㎛ 내지 25㎛,
    레이저 출력: 300W 내지 1000W,
    절단 속도: 300mm/초 내지 500mm/초
    로 상기 전자 강판에 조사되는,
    전자 강판의 절단 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산소 농도는 60체적％ 이상이며, 잔부 질소인,
    전자 강판의 절단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전자 강판의 절단 방법에 의해 절단된 상기 전자 강판재에, 어닐링 처리함으로써, 자기 특성을 복원하는,
    전자 강판재의 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어닐링 처리는, 750℃ 내지 850℃, 1시간 이상의 조건에서 실시되는,
    전자 강판재의 제작 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전자 강판의 절단 방법에 의해 절단된 상기 전자 강판재를 권회 또는 적층하여 코어 어셈블리를 얻는 스텝,
    상기 코어 어셈블리에 어닐링 처리를 실시하여 상기 전자 강판재의 자기 특성을 복원하는 스텝, 및
    상기 코어 어셈블리를 바니시에 침지시키는 스텝을
    포함하고 있는,
    코어의 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 어닐링 처리는, 750℃ 내지 850℃, 1시간 이상의 조건에서 실시되는,
    코어의 제작 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 바니시는, 아크릴계 모노머와 에폭시 수지를 포함하는 재료인,
    코어의 제작 방법.
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