RU2741403C1 - Текстурированный лист из электротехнической стали, ленточный сердечник трансформатора из текстурированного листа из электротехнической стали и способ изготовления ленточного сердечника - Google Patents
Текстурированный лист из электротехнической стали, ленточный сердечник трансформатора из текстурированного листа из электротехнической стали и способ изготовления ленточного сердечника Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741403C1 RU2741403C1 RU2020125346A RU2020125346A RU2741403C1 RU 2741403 C1 RU2741403 C1 RU 2741403C1 RU 2020125346 A RU2020125346 A RU 2020125346A RU 2020125346 A RU2020125346 A RU 2020125346A RU 2741403 C1 RU2741403 C1 RU 2741403C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel sheet
- magnetic flux
- iron
- iron loss
- grooves
- Prior art date
Links
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 317
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 158
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 139
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 75
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 75
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 56
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims abstract description 52
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 122
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 58
- 229910001224 Grain-oriented electrical steel Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 230000005417 remagnetization Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 53
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 33
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 32
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 15
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 14
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000866 electrolytic etching Methods 0.000 description 4
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 102100027715 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001081225 Homo sapiens 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- 101001109518 Homo sapiens N-acetylneuraminate lyase Proteins 0.000 description 1
- 102100022686 N-acetylneuraminate lyase Human genes 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
- H01F27/2455—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented using bent laminations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/32—Composite [nonstructural laminate] of inorganic material having metal-compound-containing layer and having defined magnetic layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в уменьшении потерь в железе трансформатора. В текстурированном листе из электротехнической стали, используемом для изготовления ленточного сердечника трансформатора, толщина t стального листа и степень ухудшения потерь в железе, получаемая при намагничивании стального листа по эллиптической траектории и определяемая формулой ((WA-WB)/WB)×100, удовлетворяют следующим отношениям: когда толщина листа t ≤ 0,20 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет не более 60%; когда 0,20 мм < толщина листа t < 0,27 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет не более 55%; и когда 0,27 мм ≤ толщина листа t, степень ухудшения потерь в железе составляет не более 50%. WA- потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB- потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил., 3 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к текстурированному листу из электротехнической стали, используемому для изготовления ленточного сердечника трансформатора, к ленточному сердечнику трансформатора из текстурированного листа из электротехнической стали и к способу изготовления ленточного сердечника.
Уровень техники
Текстурированный лист из электротехнической стали, имеющий кристаллическую структуру, в которой ориентация <001> в качестве оси легкого намагничивания железа в высокой степени выровнена с направлением прокатки стального листа, используется, в частности, в качестве материала сердечника силового трансформатора. В зависимости от структуры трансформаторы в широком смысле классифицируются на трансформаторы с наборными сердечниками и трансформаторы с ленточными сердечниками. Трансформаторы с наборными сердечниками содержат сердечник, образованный из собранных в пакет штампованных стальных пластин заданной формы. Трансформаторы с ленточными сердечниками содержат сердечник, образованный посредством навивки стального листа. В настоящее время трансформаторы с наборными сердечниками часто используются в больших трансформаторах. Несмотря на то, что сердечник трансформатора имеет ряд конструктивных особенностей, уменьшение потерь в железе остается наиболее важной задачей.
В этом отношении важные характеристики текстурированного листа из электротехнической стали, используемого в качестве материала сердечника, включают в себя низкие потери в железе. Кроме того, для уменьшения потерь в меди за счет уменьшения тока холостого хода в трансформаторе необходимо, чтобы плотность магнитного потока была высокой. Плотность магнитного потока оценивают, используя плотность B8 (Тл) магнитного потока при намагничивающей силе 800 А/м. В общем, чем выше степень накопления в ориентации Госса, тем выше B8. В общем, потери на гистерезис в листе из электротехнической стали, имеющем высокую плотность магнитного потока, являются низкими, и такой лист из электротехнической стали также имеет исключительные характеристики в отношении потерь в железе. Для уменьшения потерь в железе в стальном листе используют высокую степень выравнивания кристаллических ориентаций зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе с ориентацией Госса и уменьшение количества примесей в составе стали. Однако в отношении управления кристаллической ориентацией и уменьшением количества примесей имеются ограничения. По это причине была разработана техника уменьшения потерь в железе за счет придания неоднородности поверхности стального листа, используя физический способ разделения ширин магнитных доменов, т.е. технологию измельчения магнитных доменов. Например, в Патентной литературе 1 и Патентной литературе 2 приведено описание способов теплостойкого измельчения магнитных доменов, в которых на поверхности стального листа образованы линейные канавки, имеющие заданную глубину. Патентная литература 1 описывает средства для формирования канавок, используя валик шестеренчатого типа. Патентная литература 2 описывает средства для формирования канавок за счет прижатия кромки ножа к стальному листу, подвергаемому окончательному отжигу. Эти средства имеют преимущество, состоящее в том, что их эффект измельчения магнитных доменов в отношении стального листа не исчезает даже после термообработки, и что они пригодны для ленточных сердечников и т.д.
Для уменьшения потерь в железе трансформатора, в общем, предполагается уменьшить потери в железе текстурированных листов из электротехнической стали, используемых в качестве материала сердечника (потери в железе материала). Известно, что в сердечнике трансформатора, в частности, в трехфазном трансформаторе возбуждения с ленточным сердечником, имеющем трехстержневые или пятистержневые текстурированные листы из электротехнической стали, потери в железе трансформатора больше по сравнению с потерями в железе материала. Величина, полученная посредством деления величины потерь в железе трансформатора, используя листы из электротехнической стали для изготовления сердечника трансформатора (потери в железе трансформатора) на величину потерь в железе материала, полученную с помощью испытания магнитных материалов по методу Эпштейна, обычно именуется как коэффициент потерь (BF) или коэффициент деструкции (DF). В частности, в трехстержневом или пятистержневом трехфазном трансформаторе возбуждения с ленточным сердечником BF, в общем, больше 1.
В качестве общеизвестного факта установлено, что первой основной причиной того, что величина потерь в железе ленточного трансформатора больше величины в железе материала, является концентрация магнитного потока на внутренних ленточных сердечниках, что обуславливается различием в длине пути магнитного потока. Как показано на фиг. 1, при одновременном возбуждении внутренних ленточных сердечников 1 и наружного ленточного сердечника 2 магнитный поток концентрируется на внутренних ленточных сердечниках 1, поскольку длина пути магнитного потока внутренних ленточных сердечников 1 меньше по сравнению с длиной пути магнитного потока наружного ленточного сердечника 2 и, следовательно, потери в железе внутренних ленточных сердечников увеличиваются. В частности, когда плотность магнитного потока возбуждения относительно низкая, эффект длины пути магнитного потока большой, и, следовательно, увеличение потерь в железе из-за концентрации магнитного потока является большим. Когда плотность магнитного потока возбуждения увеличивается, возбуждение не может создаваться только внутренними ленточными сердечниками 1, и через наружный ленточный сердечник 2 проходит больший магнитный поток, так что концентрация магнитного потока уменьшается. Однако, как показано на фиг. 2, магнитный поток, проходящий через наружный ленточный сердечник, переносится во внутренние ленточные сердечники 1, и между внутренними ленточными сердечниками 1 и наружным ленточным сердечником 2 происходит межслойный перенос 3 магнитного потока. Благодаря явлению намагничивания в направлении своей плоскости потери на вихревые токи в своей плоскости увеличиваются, обусловливая межслойный перенос 3 магнитного потока, и увеличиваются потери в железе.
В сердечнике трансформатора, поскольку в него вставлены обмотки, существует, как показано на фиг. 3, участок соединения (нахлесточный участок 4), в котором стальные листы соединены внахлестку. В нахлесточном участке 4 имеет место сложный характер намагничивания, т.е., например, перенос магнитного потока в направлении, перпендикулярном поверхности стального листа, и, следовательно, магнитное сопротивление увеличивается. Явление намагничивания в направлении в своей плоскости обусловливает увеличение потерь на вихревые токи в своей плоскости.
На основании качественного истолкования причин увеличения потерь в железе трансформатора были разработаны, к примеру, следующие концепции для уменьшения потерь в железе трансформатора.
Патентная литература 3 описывает технику эффективного уменьшения потерь в железе трансформатора. В частности, лист из электротехнической стали, имеющий худшие магнитные свойства, чем лист из электротехнической стали на наружной стороне, расположен на внутренней стороне, на которой длина пути магнитного потока меньше и магнитное сопротивление ниже, и лист из электротехнической стали, расположенный на наружной стороне, на которой длина пути магнитного потока больше и магнитное сопротивление выше, имеет лучшие магнитные свойства, чем лист из электротехнической стали на внутренней стороне. Патентная литература 4 описывает технику эффективного уменьшения шума в трансформаторе. В частности, ленточный сердечник, изготавливаемый посредством навивки текстурированного листа из кремнистой стали, расположен на внутренней стороне, а магнитный материал с более низкой магнитострикцией, чем у такого текстурированного листа из кремнистой стали, навит снаружи вокруг ленточного сердечника для формирования комбинированного сердечника.
Перечень противопоставленных документов
Патентная литература
PTL 1: Рассмотренная опубликованная патентная заявка Японии № 62-53579
PTL 2: Рассмотренная опубликованная патентная заявка Японии № 3-69968
PTL 3: Патент Японии № 5286292
PTL 4: Нерассмотренная опубликованная патентная заявка Японии № 3-268311
PTL 5: Патент Японии № 5750820
Непатентная литература
NPL1: Научные труды Японского института инженеров-электриков. D, том 130, № 9, P1087-1093 (2010 г.)
NPL2: Документы технического совещания по технике магнитных измерений, Японский институт инженеров-электриков, MAG-04-224, P27-31(2004 г.)
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема
Как описано в Патентной литературе 3 и Патентной литературе 4, характеристики трансформатора могут быть эффективно улучшены, используя концентрацию магнитного потока на внутреннем ленточном сердечнике и формируя внутренний ленточный сердечник и наружный ленточный сердечник из разных материалов. Однако, как описано выше, при увеличении плотности магнитного потока возбуждения концентрация магнитного потока уменьшается. Кроме того, что касается этих способов, поскольку необходимо размещать разные материалы надлежащим образом, значительно ухудшается технологичность изготовления трансформатора.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить текстурированный лист из электротехнической стали, который имеет исключительный эффект уменьшения потерь в железе трансформатора при использовании для изготовления ленточного сердечника трансформатора. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить ленточный сердечник трансформатора, в котором используется такой текстурированный лист из электротехнической стали, и способ изготовления такого ленточного сердечника.
Решение проблемы
Авторы настоящего изобретения исследовали межслойный перенос между наружным ленточным сердечником и внутренними ленточными сердечниками, магнитное сопротивление участков соединения и увеличение потерь в железе трансформатора.
Текстурированные листы из электротехнической стали, имеющие плотность B8 магнитного потока 1,93 Тл при намагничивающей силе 800 А/м и толщину 0,20 мм, 0,23 мм или 0,27 мм, были использованы для изготовления сердечников трансформаторов, имеющих форму ленточного сердечника, показанную на фиг. 4, и имеющих различные длины нахлесточных участков от 2 до 6 мм. Каждый из сердечников трансформаторов был подвергнут трехфазному возбуждению при 50 Гц и 1,7 Тл для измерения потерь в железе. Ленточный сердечник на фиг. 4 имеет форму с толщиной пакета 22,5 мм, шириной стального листа 100 мм, семью ступенчатыми стыками Step Laps и длиной отдельно взятого стыка слоя (2, 4 или 6 мм). Как описано в Патентной литературе 5 местные потери в железе измеряли одновременно посредством измерения увеличения температуры торцевой поверхности сердечника во время возбуждения, используя инфракрасную камеру. Далее установили, что потери в железе являются особенно большими на участках 6 межслойного переноса между наружным ленточным сердечником и внутренним ленточным сердечником и участках 7 соединения внахлестку, показанных на фиг. 5. В табл. 1 показаны значения общих потерь в железе трансформатора, средние потери в железе на участках межслойного переноса и средние потери в железе участков соединения внахлестку для каждого сердечника трансформатора.
Потери железа в трансформаторе и BF (= потери железа в трансформаторе / потери железа в материале) увеличиваются, когда длина соединения внахлестку уменьшается, и толщина листа увеличивается. Кроме того, средние потери в железе на участках межслойного переноса и средние потери в железе участков соединения внахлестку увеличиваются, когда длина соединения внахлестку уменьшается и толщина листа увеличивается. Следовательно, можно сделать вывод, что потери в железе участков межслойного переноса и потери в железе участков соединения внахлестку являются значительными факторами, которые определяют величину потерь в железе. Таким образом, важно рассмотреть, какой фактор определяет величину потерь в железе участков межслойного переноса и величину потерь в железе участков соединения внахлестку.
Можно сделать вывод, что с точки зрения переноса магнитного потока на участках нахлестки потери железа участков соединения внахлестку варьируются по следующим причинам. Непатентная литература 1 является документом, который относится к описанию переносимого магнитного потока в соединительных стыках сердечника. На фиг. 6 схематически показаны течения магнитного потока на участке соединения, которые оцениваются на основании исследований, описанных в настоящем документе. При условии, что никакие магнитные потоки не вытекают наружу стальных листов, магнитный поток, достигающий участка соединения, можно разделить на (A) переносимый магнитный поток (который переносится на участках нахлестки в направлении вне плоскости), (B) межслойный магнитный поток (который переносится между пакетированными стальными листами на участках, которые не относятся к участкам нахлестки) и (C) магнитный поток, пересекающий зазоры (между стальными листами) (на фиг. 6 магнитный поток, который достигает участка соединения = (A) переносимый магнитный поток + (B) межслойный магнитный поток + (C) магнитный поток, пересекающий зазоры). Когда длина соединения внахлестку уменьшается, площадь участков нахлестки уменьшается, так что (A) переносимый магнитный поток уменьшается. Сходным образом, когда толщина листа увеличивается, количество пакетированных листов при заданной высоте пакетирования в сердечнике уменьшается, и площадь участков нахлестки относительно объема участка соединения соответственно уменьшается, так что (A) переносимый магнитный поток уменьшается. В соединении ступенчатых стыков (B) межслойный магнитный поток составляет приблизительно половину (A) переносимого магнитного потока из-за симметрии (B) межслойного магнитного потока (в соединении внахлестку с учетом симметрии магнитного потока (B) межслойный магнитный поток = (A) переносимый магнитный поток × 1/2, и (C) магнитный поток, пересекающий зазоры = магнитный поток, который достиг участка соединения - (A) переносимый магнитный поток × 3/2). Следовательно, когда длина соединения внахлестку уменьшается или когда толщина листа увеличивается, (A) переносимый магнитный поток уменьшается, и (C) магнитный поток, пересекающий зазоры, как следствие, увеличивается. С учетом течений магнитного потока в участке соединения можно сделать вывод, что увеличение (C) магнитного потока, пересекающего зазоры, ведет к увеличению потерь в железе участка соединения внахлестку.
С учетом магнитного сопротивления участка соединения вышеуказанное соотношение может быть обусловлено следующими причинами. Ширина участков зазоров, в общем, больше по сравнению с шириной участков зазоров между стальными листами в направлении пакетирования (≅ толщина поверхностных покрытий на листах из электротехнической стали (приблизительно несколько микрон)), но это зависит от точности сборки. Магнитное сопротивление (C) магнитного потока, пересекающего зазоры, может быть больше по сравнению с магнитным сопротивлением (A) переносимого магнитного потока и магнитным сопротивлением (B) межслойного магнитного потока. Следовательно, когда плотность магнитного потока, пересекающего зазоры, увеличивается, магнитное сопротивление участка соединения может увеличиваться. Увеличение магнитного сопротивления участка соединения может непосредственно обусловливать увеличение потерь в железе участка соединения.
Кроме того, можно сделать вывод, что магнитное сопротивление участка соединения является важным фактором увеличения потерь в железе участков межслойного переноса. Когда плотность магнитного потока, возбуждаемого в участке соединения, увеличивается, (C) магнитный поток, пересекающий зазоры, увеличивается, поскольку (A) переносимый магнитный поток не может увеличиваться вне определенного уровня. Следовательно, магнитное сопротивление участка соединения увеличивается. Чтобы исключить это межслойный перенос магнитного потока между наружным ленточным сердечником и внутренним ленточным сердечником увеличивается, чтобы исключить концентрацию магнитного потока на внутренних ленточных сердечниках и переносить магнитный поток на наружный ленточный сердечник. В ленточном сердечнике, в котором (C) магнитный поток, пересекающий зазоры, является большим, и который имеет небольшую длину соединения внахлестку и большую толщину листа, для уменьшения (C) магнитного потока, пересекающего зазоры, в максимально возможной степени межслойный перенос магнитного потока между наружным ленточным сердечником и внутренним ленточным сердечником увеличивается, чтобы уменьшить концентрацию магнитного потока на внутренних ленточных сердечниках с целью уменьшения плотности магнитного потока, возбуждаемого в участке соединения. Можно сделать вывод, что увеличение межслойного переноса магнитного потока обусловливает увеличение потерь на вихревые токи в своей плоскости, вызывая увеличение потерь в железе участков межслойного переноса.
На основании вышеприведенных фактов, обнаруженных в результате эксперимента, и выводов установлено, что для уменьшения потерь в железе трансформатора и BF в ленточном трансформаторе желательно уменьшить плотность магнитного потока, пересекающего зазоры. Кроме того, для уменьшения плотности магнитного потока, пересекающего зазоры, желательно увеличить значение магнитного потока, который переносится на участках нахлестки. Первый способ увеличения значения магнитного потока, который переносится на участках нахлестки, состоит в изменении конструкции сердечника трансформатор, так чтобы увеличить длину нахлестки с целью увеличения площади участков нахлестки. Другой способ состоит в уменьшении толщины листа для увеличения количества областей нахлестки с целью увеличения площади участком нахлестки на единицу объема участков соединения или использовании материала, имеющего большую проницаемость для переноса магнитного потока в участках нахлестки. В настоящем изобретении для изготовления трансформатора, имеющего исключительные характеристики потерь в железе независимо от конструкции сердечника трансформатора, были выполнены исследования материала, который обеспечивает увеличение проницаемости для переноса магнитного потока в участках нахлестки, когда материал образован в сердечнике трансформатора, учитывая эффект толщины листа.
Было исследовано отношение между плотностью магнитного потока, который переносится в участках нахлестки участков соединения, и магнитными свойствами различных материалов. Во время исследования в качестве вышеописанного эксперимента были изготовлены сердечники трансформатора, имеющие конструкцию, показанную на фиг. 4 (длина нахлестки: 4 мм), из различных текстурированных листов из электротехнической стали, и были исследованы потери в железе участков соединительных стыков. Чем меньше потери в железе участков соединительных стыков, тем меньше плотность магнитного потока, пересекающего зазоры, и выше плотность магнитного потока, который переносится в стыках. Кроме того, были проведены испытания магнитных материалов по методу Эпштейна и SST-испытания (испытания отдельно взятого листа на магнитные свойства для листов из электротехнической стали) для выполнения оценки при однонаправленном намагничивании текстурированного листа из электротехнической стали в направлении его прокатки, т.е. в направлении легкого намагничивания. Кроме того, была выполнена оценка при двухосевом намагничивании, используя двумерное устройство для магнитных измерений, показанное в Непатентной литературе 2, и было выполнено установление взаимосвязи между магнитными свойствами и потерями в железе участков соединительных стыков при различных условиях возбуждения. Была установлена тесная взаимосвязь между степенью ухудшения потерь в железе, полученной посредством воздействия на текстурированные листы из электротехнической стали, используемые в качестве материала, намагничивания по эллиптической траектории, и определяемой по формуле (1), приведенной ниже, и плотностью магнитного потока, переносимого в участки нахлестки сердечника трансформатора, изготовленного из текстурированных листов из электротехнической стали.
(Степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории) = ((WA-WB)/WB)×100 (1)
Здесь в формуле (1) WA – потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB – потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD.
Что касается текстурированных листов из электротехнической стали (материалы), на фиг. 7 показаны результаты для материала толщиной 0,18 мм, на фиг. 8 показаны результаты для материала толщиной 0,20 мм, на фиг. 9 показаны результаты для материала толщиной 0,23 мм, фиг. 10 показаны результаты для материала толщиной 0,27 мм и на фиг. 11 показаны результаты для материала толщиной 0,30 мм. При любой толщине с увеличением степени ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории текстурированных листов из электротехнической стали потери в железе участков межслойного переноса увеличиваются. В частности, в материале толщиной 0,18 мм и материале толщиной 0,20 мм, когда степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории была больше 60%, увеличение потерь в железе участков межслойного переноса было значительным. В материале толщиной 0,23 мм, когда степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории была больше 55%, увеличение потерь в железе участков межслойного переноса было значительным. В материале толщиной 0,27 мм и материале толщиной 0,30 мм, когда степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории была больше 50%, увеличение потерь в железе участков межслойного переноса было значительным. Ка описано выше, можно сделать вывод, что когда потери в железе участков межслойного переноса увеличиваются, перенос магнитного потока в участках нахлестки уменьшается, что является неблагоприятным в отношении потерь в железе трансформатора.
Несмотря на то, что причина взаимосвязи между степенью ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории и переносом магнитного потока на участках нахлестки является невыясненной, авторы настоящего изобретения предполагают, что эта причина состоит в следующем. Когда магнитный поток переносится в стальных листах в направлении вне плоскости, магнитные полюса образованы на границах между стальными листами, и это обусловливает очень большое увеличение магнитостатической энергии. Состояние намагничивания изменяется таким образом, что в направлении вне плоскости создается поле размагничивания, что ведет к уменьшению магнитостатической энергии. В частности, можно сделать вывод, что происходит увеличение числа структур ланцетных доменов в стальных листах, возникновение поля размагничивания на границах кристаллических зерен и т.д. Что касается измельченного материала магнитных доменов, можно сделать вывод, что имеет место увеличение числа замыкающих доменов, образующихся на участках прикладывания напряжения. Изменение состояния намагничивания может обусловливать уменьшение плотности магнитного потока, который переносится в участках нахлестки. Под действием намагничивания по эллиптической траектории в направлении плоскости направление намагничивания немедленно ориентируется в направлении <111>, которое является направлением тяжелого намагничивания. При возбуждении под действием намагничивания по эллиптической траектории с магнитным потоком 1.7 Тл в направлении RD и 0,6 Тл в направлении TD энергия магнитной анизотропии становится очень высокой в момент, когда направление намагничивания основных магнитных доменов поворачивается в плоскости стального листа от направления легкого намагничивания в направлении тяжелого намагничивания и, следовательно, состояние намагничивания изменяется таким образом, что генерируется поле размагничивания, что ведет к уменьшению энергии магнитной анизотропии. В этом случае, как и в случае переносимого магнитного потока в направлении вне плоскости, число структур ланцетных доменов в стальных листах увеличивается, и на границах кристаллических зерен генерируется поле размагничивания. В измельченном материале магнитных доменов увеличивается число замыкающих доменов, образующихся на участках прикладывания напряжения. Следовательно, потери в железе под действием намагничивания по эллиптической траектории увеличиваются в более значительной степени по сравнению с потерями в железе под действием перемагничивания только в направлении легкого намагничивания. В частности, можно сделать вывод, что степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории связана с изменением плотности магнитного потока, который переносится в участках нахлестки, из-за того же фактора изменения, т.е. генерирования поля размагничивания.
Согласно вышеприведенному описанию предусматривается, что величина плотности магнитного потока, который переносится в участках нахлестки, или величина потерь в железе под действием намагничивания по эллиптической траектории могут оцениваться с помощью факторов параметризации, таких как увеличение числа структур ланцетных доменов в стальных листах, генерирование поля размагничивания на границах кристаллических зерен и увеличение теплостойкого измельченного материала магнитных доменов, образованного с помощью формирования канавок, увеличение утечки магнитного потока на участках с образованными канавками. В частности,
(i) параметр, указывающий число структур ланцетных доменов в стальных листах: sin β,
β: средний угол (°) зерен вторичной рекристаллизации
Когда средний угол β зерен вторичной рекристаллизации увеличивается, магнитостатическая энергия увеличивается пропорционально sin β, и число структур ланцетных доменов может увеличиваться, что ведет к уменьшению магнитостатической энергии.
(ii) Генерирование поля размагничивания на границах кристаллических зерен: 4t/R
t: толщина стального листа (мм)
R: диаметр зерен вторичной рекристаллизации (мм)
Поле размагничивания, генерируемое на границах зерен, может увеличиваться согласно соотношению площадей на границах зерен на единицу площади поверхности стального листа 4t/R.
(iii) увеличение утечки магнитного потока на участках образованных канавок: (w/a/√2)×(10d/t)×10-3
a: расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки
w: ширина (мкм) канавок в направлении прокатки
d: глубина (мм) канавок
Площадь участков образованных канавок на единицу площади поверхности стальных листов составляет (w/a)×10-3. Утечка магнитного потока может увеличиваться в зависимости от глубины канавки относительно толщины листа d/t.
Параметр, полученный суммированием трех факторов, Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3, был использован для классификации степеней ухудшения потерь в железе материалов при намагничивании по эллиптической траектории. Эти материалы имеют толщину 0,18 – 0,30 мм и ряд показателей для различных материалов. Эти показатели материалов и результаты измерений суммированы в табл. 2, и взаимосвязь между параметрами изобретения [Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3] и степенью ухудшения потерь в железе суммированы на фиг. 12. Как показано на фиг. 12, с увеличением параметра изобретения, степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории уменьшается. Кроме того, установлено, что плотность магнитного потока, который переносится в участках нахлестки, уменьшается при любой толщине листа, и что для удовлетворения требований к диапазону степени ухудшения потерь в железе, в котором потери в железе участков соединительных стыков являются низкими, параметр изобретения составляет 0,080 или более.
В ленточном сердечнике, в котором используется материал, имеющий высокую плотность магнитного потока B8 при намагничивающей силе 800 А/м, т.е. в котором степень накопления в ориентации Госса является высокой, даже когда магнитные свойства материала являются удовлетворительными, магнитные свойства самого трансформатора могут до некоторой степени ухудшаться. В частности, в ленточном сердечнике, в котором используются текстурированные листы из электротехнической стали, в которых плотность магнитного потока B8 составляет 1,91 Тл или выше, и степень накопления в ориентации Госса является высокой, высокая проницаемость обусловливает излишнюю концентрацию магнитного потока на внутренней окружной стороне, что может привести к увеличению BF.
Кроме того, в материале, который имеет высокую плотность магнитного потока B8, степень накопления в ориентации Госса является очень высокой, зерна вторичной рекристаллизации имеют тенденцию к укрупнению, и диаметр R зерен вторичной рекристаллизации может составлять 40 мм или более. В этом случае поле размагничивания, генерируемое на границах кристаллических зерен, является низким, и степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории является высокой, как описано ранее, так что BF увеличивается.
Однако за счет регулирования параметра изобретения в пределах 0,080 или более BF можно уменьшить, даже когда B8 составляет 1,91 Тл, и диаметр R зерен вторичной рекристаллизации составляет 40 мм или более. Следовательно, за счет регулирования B8 до 1,91 Тл или более, диаметра R зерен вторичной рекристаллизации до 40 мм или более и параметра изобретения в пределах 0,080 или более могут быть получены текстурированные листы из электротехнической стали, в которых магнитные свойства (потери в железе) очень низкие, что позволяет обеспечить низкое значение BF, и из которых можно формировать трансформатор с очень низкими потерями в железе.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Условие | β: Средний угол β зерен вторичной рекристаллизации (°) | t: Толщина сталь-ного листа (мм) | R: Диаметр зерен вторичной рекристалли-зации (мм) | a: Расстояние между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки (мм) | w: Ширина канавок в направлении прокатки (мкм) | d: Глубина канавок (мм) | Параметр изобрете-ния*1 | WB *2 (Вт/кг) |
WA *3 (Вт/кг) |
Степень ухудшения потерь в железе*4 (%) |
| 1 | 2,5 | 0,18 | 21 | 3 | 200 | 0,023 | 0,138 | 0,66 | 0,94 | 42 |
| 2 | 2,4 | 0,18 | 22 | 4 | 200 | 0,022 | 0,118 | 0,67 | 0,96 | 43 |
| 3 | 2,5 | 0,18 | 23 | 4 | 180 | 0,018 | 0,107 | 0,65 | 0,97 | 49 |
| 4 | 2,4 | 0,18 | 21 | 5 | 150 | 0,015 | 0,094 | 0,64 | 0,96 | 50 |
| 5 | 2,3 | 0,18 | 22 | 6 | 150 | 0,014 | 0,087 | 0,68 | 1,03 | 51 |
| 6 | 2,2 | 0,18 | 23 | 5 | 120 | 0,015 | 0,084 | 0,68 | 1,04 | 53 |
| 7 | 2,5 | 0,18 | 25 | 5 | 100 | 0,014 | 0,083 | 0,69 | 1,07 | 55 |
| 8 | 2,4 | 0,18 | 24 | 5 | 80 | 0,015 | 0,081 | 0,68 | 1,08 | 59 |
| 9 | 2,1 | 0,18 | 26 | 5 | 80 | 0,015 |
 |
0,67 | 1,09 |
 |
| 10 | 1,8 | 0,18 | 28 | 5 | 50 | 0,015 |
 |
0,67 | 1,12 |
 |
| 11 | 2,5 | 0,20 | 18 | 3 | 180 | 0,022 | 0,135 | 0,69 | 0,96 | 39 |
| 12 | 2,4 | 0,20 | 17 | 3 | 180 | 0,020 | 0,131 | 0,70 | 0,99 | 41 |
| 13 | 2,2 | 0,20 | 16 | 3 | 160 | 0,019 | 0,124 | 0,71 | 1,01 | 42 |
| 14 | 2,3 | 0,20 | 20 | 4 | 140 | 0,023 | 0,109 | 0,71 | 1,02 | 44 |
| 15 | 2,1 | 0,20 | 19 | 4 | 120 | 0,020 | 0,100 | 0,71 | 1,03 | 45 |
| 16 | 2,2 | 0,20 | 21 | 4 | 120 | 0,015 | 0,092 | 0,70 | 1,05 | 50 |
| 17 | 2,3 | 0,20 | 22 | 5 | 100 | 0,017 | 0,089 | 0,70 | 1,07 | 53 |
| 18 | 2,0 | 0,20 | 20 | 5 | 80 | 0,015 | 0,083 | 0,71 | 1,12 | 58 |
| 19 | 1,9 | 0,20 | 22 | 5 | 70 | 0,015 |
 |
0,71 | 1,14 |
 |
| 20 | 1,8 | 0,20 | 25 | 5 | 70 | 0,015 |
 |
0,71 | 1,18 |
 |
| 21 | 2,5 | 0,23 | 17 | 4 | 180 | 0,025 | 0,132 | 0,72 | 0,97 | 35 |
| 22 | 2,3 | 0,23 | 21 | 4 | 150 | 0,025 | 0,113 | 0,73 | 1,05 | 44 |
| 23 | 2,4 | 0,23 | 19 | 4 | 150 | 0,018 | 0,111 | 0,74 | 1,06 | 43 |
| 24 | 2,2 | 0,23 | 18 | 4 | 120 | 0,020 | 0,108 | 0,73 | 1,08 | 48 |
| 25 | 2,5 | 0,23 | 20 | 4 | 120 | 0,018 | 0,106 | 0,73 | 1,09 | 49 |
| 26 | 2,6 | 0,23 | 21 | 4 | 100 | 0,020 | 0,105 | 0,75 | 1,12 | 49 |
| 27 | 2,1 | 0,23 | 25 | 3 | 80 | 0,025 | 0,094 | 0,73 | 1,11 | 52 |
| 28 | 1,9 | 0,23 | 26 | 3 | 80 | 0,018 | 0,083 | 0,73 | 1,12 | 53 |
| 29 | 1,7 | 0,23 | 26 | 3 | 80 | 0,017 |
 |
0,72 | 1,14 |
 |
| 30 | 1,7 | 0,23 | 28 | 3 | 80 | 0,018 |
|
0,72 | 1,16 |
 |
| 31 | 2,4 | 0,27 | 18 | 4 | 150 | 0,025 | 0,126 | 0,81 | 1,06 | 31 |
| 32 | 2,2 | 0,27 | 23 | 4 | 120 | 0,025 | 0,105 | 0,80 | 1,09 | 36 |
| 33 | 2,1 | 0,27 | 21 | 4 | 120 | 0,018 | 0,102 | 0,81 | 1,12 | 38 |
| 34 | 2,3 | 0,27 | 25 | 4 | 100 | 0,020 | 0,096 | 0,81 | 1,14 | 41 |
| 35 | 2,3 | 0,27 | 26 | 4 | 100 | 0,018 | 0,093 | 0,82 | 1,16 | 41 |
| 36 | 2,1 | 0,27 | 24 | 4 | 80 | 0,020 | 0,092 | 0,82 | 1,18 | 44 |
| 37 | 1,8 | 0,27 | 28 | 3 | 80 | 0,025 | 0,087 | 0,80 | 1,18 | 48 |
| 38 | 1,6 | 0,27 | 25 | 3 | 80 | 0,018 | 0,084 | 0,80 | 1,19 | 49 |
| 39 | 1,9 | 0,27 | 28 | 5 | 60 | 0,017 |
|
0,82 | 1,24 |
 |
| 40 | 1,7 | 0,27 | 27 | 5 | 60 | 0,018 |
 |
0,82 | 1,26 |
 |
| 41 | 2,2 | 0,30 | 17 | 4 | 200 | 0,028 | 0,142 | 0,91 | 1,19 | 31 |
| 42 | 2,1 | 0,30 | 18 | 3 | 180 | 0,025 | 0,139 | 0,93 | 1,23 | 32 |
| 43 | 1,9 | 0,30 | 16 | 4 | 180 | 0,026 | 0,136 | 0,93 | 1,24 | 33 |
| 44 | 2,3 | 0,30 | 21 | 4 | 150 | 0,027 | 0,121 | 0,92 | 1,27 | 38 |
| 45 | 2,2 | 0,30 | 24 | 4 | 150 | 0,022 | 0,108 | 0,92 | 1,29 | 40 |
| 46 | 2,0 | 0,30 | 32 | 4 | 120 | 0,025 | 0,090 | 0,90 | 1,30 | 44 |
| 47 | 1,6 | 0,30 | 27 | 3 | 100 | 0,021 | 0,089 | 0,89 | 1,31 | 47 |
| 48 | 1,6 | 0,30 | 31 | 3 | 80 | 0,024 | 0,082 | 0,89 | 1,32 | 48 |
| 49 | 1,9 | 0,30 | 36 | 5 | 80 | 0,025 |
 |
0,91 | 1,38 |
 |
| 50 | 1,8 | 0,30 | 38 | 6 | 80 | 0,025 |
|
0,94 | 1,45 |
|
*1 Sinβ + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3: подчеркивающие линии указывают, что параметр изобретения не удовлетворяется.
*2 Потери в железе при перемагничивании, 50 Гц, 1,7 Тл в направлении RD
*3 Потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, 50 Гц, 1,7 Тл в направлении RD и 0,6 Тл в направлении TD
*4 ((WA-WB)/WB) × 100, степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории: подчеркнутые значения находятся вне диапазона вариантов выполнения изобретения.
Настоящее изобретение разработано на основании вышеуказанных данных. В частности, настоящее изобретение имеет следующие признаки.
[1] Текстурированный лист из электротехнической стали, используемый для изготовления ленточного сердечника трансформатора,
в котором толщина t стального листа и степень ухудшения потерь в железе, получаемая при намагничивании стального листа по эллиптической траектории и определяемая формулой (1), приведенной ниже, удовлетворяют следующим отношениям:
когда толщина листа t ≤ 0,20 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 60% или менее;
когда 0,20 мм < толщина листа t < 0,27 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 55% или менее; и
когда 0,27 мм ≤ толщина листа t, степень ухудшения потерь в железе составляет 50% или менее, и
причем (степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории) = ((WA-WB)/WB)×100 (1)
причем в формуле (1) WA – потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB – потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD.
[2] Текстурированный лист из электротехнической стали по [1], в котором на поверхности стального листа образованы множество линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, и
в котором ширина w канавок в направлении прокатки, глубина d канавок, диаметр R зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе и средний угол β зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе удовлетворяют отношению, представленному следующей формулой (2).
[Математическое выражение 1]
Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3 ≥ 0.080, (2)
причем в формуле (2)
β: средний угол β (°) зерен вторичной рекристаллизации,
t: толщина (мм) стального листа,
R: диаметр (мм) зерен вторичной рекристаллизации,
a: расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки,
w: ширина (мкм) канавок в направлении прокатки, и
d: глубина (мм) канавок.
[3] Текстурированный лист из электротехнической стали по [1] или [2], в котором плотность B8 магнитного потока при намагничивающей силе 800 А/м составляет 1,91 Тл или более, и диаметр R зерен вторичной рекристаллизации составляет 40 мм или более.
[4] Ленточный сердечник трансформатора, причем в ленточном сердечнике трансформатора используется текстурированный лист из электротехнической стали по любому из п.п. [1] – [3].
[5] Способ изготовления ленточного сердечника трансформатора с ленточным сердечником, причем способ позволяет уменьшить коэффициент потерь, получаемый делением величины потерь в железе трансформатора с ленточным сердечником на величину потерь в железе текстурированного листа из электротехнической стали в качестве материала ленточного сердечника,
причем в текстурированном листе из электротехнической стали, используемом для изготовления ленточного сердечника посредством навивки текстурированного листа из электротехнической стали, толщина t текстурированного листа из электротехнической стали и степень ухудшения потерь в железе, получаемая при намагничивании текстурированного листа из электротехнической стали по эллиптической траектории и определяемая формулой (1), приведенной ниже, удовлетворяют следующим отношениям:
когда толщина листа t ≤ 0,20 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 60% или менее;
когда 0,20 мм < толщина листа t < 0,27 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 55% или менее; и
когда 0,27 мм ≤ толщина листа t, степень ухудшения потерь в железе составляет 50% или менее, и
причем (степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории) = ((WA-WB)/WB)×100 (1)
причем в формуле (1) WA – потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB – потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD.
[6] Способ изготовления ленточного сердечника по [5], в котором на поверхности стального листа образованы множество линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, и
в котором ширина w канавок в направлении прокатки, глубина d канавок, диаметр R зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе и средний угол β зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе удовлетворяют отношению, представленному следующей формулой (2).
[Математическое выражение 2]
Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3 ≥ 0.080, (2)
причем в формуле (2)
β: средний угол β (°) зерен вторичной рекристаллизации,
t: толщина (мм) стального листа,
R: диаметр (мм) зерен вторичной рекристаллизации,
a: расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки,
w: ширина (мкм) канавок в направлении прокатки, и
d: глубина (мм) канавок.
[7] Способ изготовления ленточного сердечника по [5] или [6], в котором в используемом текстурированном листе из электротехнической стали плотность B8 магнитного потока при намагничивающей силе 800 А/м составляет 1,91 Тл или более, и диаметр R зерен вторичной рекристаллизации составляет 40 мм или более.
Преимущественные эффекты изобретения
По первому аспекту настоящего изобретения предлагается текстурированный лист из электротехнической стали, который при использовании для изготовления ленточного сердечника трансформатора обеспечивает исключительный эффект снижения потерь в железе трансформатора.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что за счет регулирования свойств текстурированного листа из электротехнической стали, используемого для изготовления сердечника трансформатора, уменьшаются межслойный перенос между внутренним ленточным сердечником и наружным ленточным сердечником и магнитное сопротивление участков соединения внахлестку, и потери в железе ленточного трансформатора могут быть уменьшены независимо от конструкции сердечника трансформатора.
Еще один аспект настоящего изобретения состоит в том, что когда при изготовлении ленточного сердечника трансформатора с ленточным сердечником в качестве материала используют текстурированный лист из электротехнической стали настоящего изобретения, трансформатор с ленточным сердечником имеет низкий коэффициент потерь.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – схематическое изображение увеличения потерь в железе внутренних ленточных сердечников, когда внутренние ленточные сердечники и наружный ленточный сердечник возбуждаются одновременно;
фиг. 2 - схематическое изображение межслойного переноса магнитного потока, генерируемого между наружным ленточным сердечником и внутренними ленточными сердечниками;
фиг. 3 - схематическое изображение участка соединения внахлестку ленточного сердечника;
фиг. 4 - схематическое изображение структуры ленточного сердечника, используемого для проверки;
фиг. 5 - схематическое изображение участков межслойного переноса между наружным ленточным сердечником и внутренними ленточными сердечниками и участками соединения внахлестку;
фиг. 6 - схематическое изображение течений магнитного потока в участках соединения внахлестку;
фиг. 7 – график, показывающий взаимосвязь между степенью ухудшения потерь в железе и потерями в железе участков межслойного переноса при намагничивании по эллиптической траектории материала толщиной 0,18 мм;
фиг. 8 – график, показывающий взаимосвязь между степенью ухудшения потерь в железе и потерями в железе участков межслойного переноса при намагничивании по эллиптической траектории материала толщиной 0,20 мм;
фиг. 9 – график, показывающий взаимосвязь между степенью ухудшения потерь в железе и потерями в железе участков межслойного переноса при намагничивании по эллиптической траектории материала толщиной 0,23 мм;
фиг. 10 – график, показывающий взаимосвязь между степенью ухудшения потерь в железе и потерями в железе участков межслойного переноса при намагничивании по эллиптической траектории материала толщиной 0,27 мм;
фиг. 11 – график, показывающий взаимосвязь между степенью ухудшения потерь в железе и потерями в железе участков межслойного переноса при намагничивании по эллиптической траектории материала толщиной 0,30 мм;
фиг. 12 – график, показывающий взаимосвязь между параметром изобретения [Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3] и степенью ухудшения потерь в железе;
фиг. 13 - схематическое изображение примера способа регулирования среднего угла β зерен вторичной рекристаллизации;
фиг. 14 - схематическое изображение структур ленточных сердечников A – C, изготавливаемых согласно примерам.
Осуществление изобретения
Ниже приведено подробное описание изобретения. Как описано выше, текстурированный лист из электротехнической стали, который обеспечивает исключительно низкие потери в железе трансформатора, удовлетворяющие следующим условиям, используется для изготовления сердечника ленточного трансформатора.
Толщина t текстурированного листа из электротехнической стали (материал) и степень ухудшения потерь в железе, получаемая при намагничивании стальных листов по эллиптической траектории и определяемая формулой (1), приведенной ниже, удовлетворяют следующим отношениям:
когда толщина листа t ≤ 0,20 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 60% или менее;
когда 0,20 мм < толщина листа t < 0,27 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 55% или менее; и
когда 0,27 мм ≤ толщина листа t, степень ухудшения потерь в железе составляет 50% или менее.
(Степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории) = ((WA-WB)/WB)×100 (1)
В формуле (1) WA – потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB – потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD.
Потери в железе в вышеприведенной формуле (1) измеряются следующим образом.
(WA: потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD и в магнитный поток 0,6 Тл направлении TD)
WA измеряют, используя двумерное устройство для магнитных измерений (2D-SST), описанное, например, в Непатентной литературе 2. Текстурированный лист из электротехнической стали (материал) подвергают синусоидальному возбуждению 50 Гц при максимальной плотности магнитного потока 1,7 Тл в направлении RD и максимальной плотности магнитного потока 0,6 Тл в направлении TD, и сдвиг по фазе между направлением RD и направлением TD во время синусоидального возбуждения задают равным 90° для выполнения возбуждения при намагничивании по эллиптической траектории. Намагничивание по эллиптической траектории может выполняться с вращением магнитного поля в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки. Установлено, что величина измерения потерь в железе при вращении по часовой стрелке отличается от величины измерения при вращении против часовой стрелки. Следовательно, измеряют обе величины и затем получают среднюю величину. Были предложены различные способы измерения потерь в железе, такие как способ с использованием игольчатых датчиков и способ с использованием H-катушки, причем пригодным является любой из этих способов. Во время возбуждения напряжение возбуждения регулируется с помощью обратной связи, так что максимальная плотность магнитного потока в направлении RD составляет 1,7 Тл и максимальная плотность магнитного потока в направлении TD составляет 0,6 Тл. Однако регулирование формы колебания не выполняется за исключением момента, когда плотность магнитного потока является максимальной, даже если форма колебания магнитного потока немного отклоняется от синусоидального колебания. Предпочтительно, образец для измерений имеет размер (50 мм × 50 мм) или больше с учетом числа кристаллических зерен, содержащихся в одном образце, но это зависит от возможной величины возбуждения двумерного устройства для магнитных измерений. С учетом изменений в значениях измерений предпочтительно, чтобы использовались 30 или более образцов для измерения одного материала с вычислением среднего значения измеренных величин.
(WB: потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD)
WB измеряют, используя такие же образцы, как и образцы, используемые для вышеуказанного измерения при намагничивании по эллиптической траектории, и то же самое измерительное устройство. Синусоидальное возбуждение 50 Гц прикладывается при максимальной плотности магнитного потока 1,7 Тл только в направлении RD. Во время возбуждения напряжение возбуждения регулируется с помощью обратной связи, так что максимальная плотность магнитного потока в направлении RD составляет 1,7 Тл, и никакое регулирование не выполняется в направлении TD.
Для поддержания степени ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории в пределах вышеуказанного диапазона предпочтительно, чтобы на поверхности текстурированного листа (материала) из электротехнической стали было образовано множество линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, так чтобы ширина w канавок в направлении прокатки, глубина d канавок, диаметр R зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе и средний угол β зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе удовлетворяли отношению, представленном ниже формулой (2).
[Математическое выражение 3]
Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3 ≥ 0.080, (2)
в формуле (2)
β: средний угол β (°) зерен вторичной рекристаллизации,
t: толщина (мм) стального листа,
R: диаметр (мм) зерен вторичной рекристаллизации,
a: расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки,
w: ширина (мкм) канавок в направлении прокатки, и
d: глубина (мм) канавок.
Свойства материала в вышеприведенной формуле (2) измеряются следующим образом.
Средний угол β (°) зерен вторичной кристаллизации
Угол β определяется как угол между осью <100> зерен вторичной рекристаллизации, ориентированных в направлении прокатки стального листа, и поверхностью прокатки. Ориентация вторичной кристаллизации стального листа измеряется дифракцией рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Поскольку ориентации зерен вторичной кристаллизации в стальном листе варьируются, измерение выполняется в точках, заданных с шагом 10 мм в направлении RD и 10 мм в направлении TD, и данные, измеренные на участке измерения (500 мм × 500 мм) или больше, усредняются для определения среднего угла β.
R: Диаметр (мм) зерен вторичной кристаллизации
На поверхности стального листа удаляют покрытие с помощью химического или электрического способа, и измеряют диаметры зерен вторичной кристаллизации. С помощью визуального осмотра или цифровой обработки изображений измеряют количество кристаллических зерен размером приблизительно 1 мм2 или больше, присутствующих на участке измерения размером (500 мм × 500 мм) или больше, и определяют среднюю площадь отдельного взятого зерна вторичной рекристаллизации. Средняя площадь используется для расчета эквивалентного диаметра круга с целью определения диаметра зерен вторичной рекристаллизации.
a: Расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки
Указанное расстояние определяют как расстояние между линейными канавками в направлении RD. Когда расстояния между линиями (расстояния между канавками) не являются постоянными, выполняют проверку в пяти точках в пределах продольной длины 500 мм и используют их среднее значение. Когда расстояние между линиями варьируется в направлении ширины стального листа, используют их среднее значение.
w: Ширина (мкм) канавок в направлении прокатки
Для измерения ширины поверхность стального листа исследуют под микроскопом. Поскольку ширина канавки в направлении прокатки не всегда постоянная, наблюдение выполняют на образце в пяти точках или более вдоль одного линейного ряда в пределах длины 100 мм, и их среднее значение используют в качестве ширины канавки линейного ряда в направлении прокатки. Кроме того, в образце исследуют пять или более линейных рядов в пределах продольной длины 500 мм, и их среднее значение используют в качестве ширины w.
d: Глубина (мм) канавок
Для измерения глубины сечение стального листа в канавках наблюдают под микроскопом. Поскольку глубина канавки не всегда постоянная, наблюдение выполняют на образце в пяти точках или более вдоль одного линейного ряда в пределах длины 100 мм, и их среднее значение используют в качестве глубины канавки линейного ряда. Кроме того, в образце исследуют пять или более линейных рядов в пределах продольной длины 500 мм, и их среднее значение используют в качестве глубины d.
Ниже приведено описание способа изготовления текстурированного листа из электротехнической стали, удовлетворяющего вышеописанным отношениям. Можно использовать любой способ помимо нижеописанного способа при условии, что удовлетворяется формула (2) за счет регулирования каждого из параметров, и в отношении способа изготовления не действуют никакие специальные ограничения.
Средний угол β зерен вторичной рекристаллизации можно регулировать посредством регулирования текстуры первичной рекристаллизации или используя, например, остаточную деформацию рулона для окончательного отжига. Например, при выполнении окончательного отжига в условиях наличия остаточной деформации рулона, как показано на фиг. 13, ориентации <001> в кристаллических зернах в таком состоянии равномерно выравниваются. Затем выполняют выравнивающий отжиг для выравнивания рулона. В этом состоянии ориентация <001> в каждом кристаллическом зерне наклоняется к направлению толщины листа в зависимости от остаточной деформации рулона, используемой для окончательного отжига, и угол β увеличивается. В частности, чем меньше остаточная деформация рулона, тем больше угол β после выравнивающего отжига. Если угол β излишне большой, плотность B8 магнитного потока материала уменьшается, и ухудшаются потери на гистерезис. Следовательно, угол β предпочтительно должен составлять 5° или менее.
Диаметр (мм) зерен вторичной рекристаллизации можно регулировать посредством регулирования количества зерен Госса, присутствующих в зернах первичной рекристаллизации. Например, за счет увеличения окончательной степени обжатия при холодной прокатке или увеличения трения во время прокатки с целью повышения значения деформации сдвига, создаваемой перед первичной рекристаллизацией зерен, можно увеличить количество зерен Госса в зернах первичной рекристаллизации. Кроме того, количество зерен Госса, присутствующих в зернах первичной рекристаллизации, можно регулировать за счет интенсивности нагрева во время первичного рекристаллизационного отжига. Зерна Госса в зернах первичной рекристаллизации служат в качестве зародышей вторичной рекристаллизации во время окончательного отжига. Следовательно, чем больше количество зерен Госса, тем больше количество зерен вторичной рекристаллизации, что ведет к получению меньшего диаметра зерен вторичной рекристаллизации.
Примеры способа формирования множества канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, и используемых для создания эффекта измельчения магнитных доменов, включают в себя существующие технологии, такие как (i) способ травления, включающий в себя нанесение резистивной краски на участки холоднокатаной стали, где не должны изготавливаться канавки, электрополирование полученного листа для формирования канавок и удаление резистивной краски, (ii) технология измельчения магнитных доменов, включая сюда прикладывание нагрузки 882 – 2156 МПа (90 – 220 кг⋅с/мм2) к стальному листу, прошедшему окончательный отжиг, для формирования канавок глубиной 5 мкм или более в основной стали, и термообработку полученного стального листа при температуре 750°C или выше, и (iii) способ, в котором канавки формируют посредством испускания лазерного луча с высокой плотностью энергии перед первичной рекристаллизацией или вторичной рекристаллизацией или после них. В настоящем изобретении можно использовать любой из этих способ формирования канавок. Производственной проблемой, связанной со способом, включающим в себя прикладывание нагрузки, является контроль износа валика шестеренчатого типа. Производственной проблемой, связанной со способом формирования канавок, используя испускание лазерного луча с высокой плотностью энергии, является удаление расплавленного металла. Следовательно, предпочтительным является формирование канавок, подвергая холоднокатаный лист электролитическому травлению.
Ниже в качестве примера приведено описание конкретного способа изготовления, используя формирование канавок с помощью электролитического травления холоднокатаной стали. Ширину канавок в направлении прокатки можно регулировать посредством регулирования ширины участков, которые не покрыты резистивной краской. Регулируя распространение резистивной краски или контролируя рисунок на валике для нанесения резистивной краски, можно формировать линейные канавки, имеющие постоянную ширину в направлении ширины стального листа. Глубину канавок можно регулировать с помощью условий для последующего электролитического травления. В частности, глубина канавок контролируется посредством регулирования времени электролитического травления или плотности тока.
В отношении ширины канавок в направлении прокатки не действуют никакие ограничения, при условии, что удовлетворяется вышеприведенная формула (2). Однако излишне малая ширина инициирует соединение магнитных полей, что ведет к недостаточному эффекту измельчения магнитных доменов. И наоборот, излишне большая ширина уменьшает плотность B8 магнитного потока стального листа. Следовательно, ширина должна предпочтительно составлять от 40 мкм до 250 мкм включительно. В отношении глубины канавок не действуют никакие ограничения, при условии, что удовлетворяется вышеприведенная формула (2). Однако излишне малая глубина ведет к недостаточному эффекту измельчения магнитных доменов. Излишне большая глубина уменьшает плотность B8 магнитного потока стального листа. Следовательно, глубина должна предпочтительно составлять от 10 мкм или более и приблизительно 1/5 или меньше от толщины листа включительно.
Что касается расстояния между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, расстояние между образованными канавками можно регулировать во время процесса их изготовления, используя любой из вышеприведенных способов. Излишне большое расстояние между канавками уменьшает эффект измельчения магнитных доменов, обеспечиваемый канавками. Следовательно, расстояние между канавками предпочтительно должно составлять 10 мм или менее.
В отношении толщины текстурированного листа из электротехнической стали настоящего изобретения не действуют никакие ограничения. С учетом технологичности изготовления, стабильности начала вторичной рекристаллизации и т.д. толщина листа предпочтительно должна составлять 0,15 мм или более, а также более 0,18 мм или более. С учетом уменьшения потерь на вихревые токи и т.д. толщина листа предпочтительно должна составлять 0,35 мм или менее, а также предпочтительно 0,30 мм или менее.
В способе изготовления текстурированного листа из электротехнической стали настоящего изобретения, используемого для изготовления ленточного сердечника трансформатора в отношении вопросов, которые непосредственно не относятся к вышеописанным характеристикам, не действуют никакие ограничения. Однако ниже приведено описание рекомендуемого предпочтительного состава компонентов и некоторых аспектов способа производства изобретения, помимо описанных выше.
В настоящем изобретении может использоваться ингибитор. Используя, например, ингибитор на основе AlN, можно добавлять соответствующие количества Al и N. Используя ингибитор на основе MnS ⋅ MnSe, можно добавлять соответствующие количества Mn и Se и/или S. Разумеется, оба ингибитора можно использовать совместно. Содержание Al, N, S и Se в таком случае может быть следующим: 0,01 – 0,065 % масс. Al, 0,005 – 0,012 % масс. N, 0,005 – 0,03 % масс. S и 0,005 – 0,03 % масс. Se.
Настоящее изобретение также применимо к текстурированному листу из электротехнической стали, имеющему ограниченные содержания Al, N, S и Se, т.е., без использования ингибитора. В таком случае содержания Al, N, S и Se предпочтительно ограничиваются до следующих значений: 100 млн-1 или менее масс. Al, 50 млн-1 или менее масс. N, 50 млн-1 или менее масс. S и 50 млн-1 или менее масс. Se.
Другие основные компоненты и добавляемые по усмотрению компоненты перечислены ниже.
0,08% масс. или менее С
Если содержание C превышает 0,08% масс., становится затруднительным снизить его содержание до 50 млн-1 масс или менее, что не вызывает никакого магнитного старения в материале во время процесса производства. Следовательно, содержание C должно составлять 0,08 % масс. или менее. Нижний предел не предусмотрен, поскольку вторичная рекристаллизация может иметь место, даже когда материал не содержит C.
2,0 – 8,0% масс. Si
Si является эффективным элементом для увеличения электрического сопротивления стали и уменьшения потерь в железе. Однако, если содержание Si составляет менее 2,0% масс., эффект уменьшения потерь в железе является недостаточным. Если содержание Si превышает 8,0% масс., значительно ухудшается формуемость, а также уменьшается плотность магнитного потока. Следовательно, содержание Si предпочтительно должно составлять 2,0 – 8,0% масс.
0,005 – 1,0% масс. Mn
Mn является элементом, который необходим для улучшения обрабатываемости в горячем состоянии. Однако, если содержание Mn меньше 0,005% масс., эффект добавления Mn является незначительным. Если содержание Mn превышает 1,0% масс., плотность магнитного потока листа уменьшается. Следовательно, содержание Mn предпочтительно должно составлять 0,005 – 1,0% масс.
Помимо вышеуказанных основных компонентов могут быть надлежащим образом добавлены следующие элементы в качестве компонентов, улучшающих магнитные свойства.
Может быть выбран, по меньшей мере, один элемент из следующих элементов: 0,03 – 1,50% масс. Ni, 0,01 – 1,50% масс. Sn, 0,005 – 1,50% масс. Sb, 0,03 – 3,0% масс. Cu, 0,03 – 0,50% масс. P, 0,005 – 0,10% масс. Mo и 0,03 – 1,50% масс. Cr.
Ni является полезным элементом, который улучшает структуру горячекатаного листа для улучшения магнитных свойств. Однако, если содержание Ni меньше 0,03% масс., эффект улучшения магнитных свойств является низким. Если содержание Ni превышает 1,50% масс., вторичная рекристаллизация становится нестабильной, и магнитные свойства ухудшаются. Следовательно, содержание Ni предпочтительно должно составлять 0,03 – 1,50% масс.
Sn, Sb, Cu, P, Cr и Mo являются полезными элементами для улучшения магнитных свойств. Однако, если содержания этих элементов меньше соответствующих нижних ограничений, описанных выше, эффект улучшения магнитных свойств является низким. Если содержания этих элементов превышает соответствующие верхние ограничения, указанные выше, замедляется рост зерен вторичной рекристаллизации. Следовательно, содержания этих компонентов предпочтительно должны находиться в соответствующих вышеуказанных пределах. Помимо вышеописанных элементов остальное включает в себя Fe и неизбежные примеси, образующиеся в процессе изготовления.
Сталь, имеющая состав компонентов, регулируемый до вышеуказанного предпочтительного состава компонентов, может быть подвержена стандартному процессу изготовления слитков или стандартному процессу непрерывного литья для формирования сляба или тонких отливок толщиной 100 мм или менее посредством бесслиткового непрерывного литья. Сляб подвергают нагреву обычным образом и последующей горячей прокатке. Однако сляб может быть подвергнут горячей прокатке непосредственно после литья без нагрева. Тонкая стальная отливка может быть подвергнута горячей прокатке или последующим операциям без горячей прокатки. Далее горячекатаный лист при необходимости подвергают отжигу и затем подвергают холодной прокатке или подвергают холодной прокатке дважды или более раз с промежуточным отжигом между ними для получения окончательной толщины листа. В дальнейшем продукт подвергают обезуглероживающему отжигу и окончательному отжигу. Далее на лист наносят изоляционное покрытие, создающее растягивающее напряжение и выполняют выравнивающий отжиг. В ходе вышеуказанного процесса формируют канавки посредством электролитического травления после холодной прокатки или формируют канавки в определенный момент после холодной прокатки, прикладывая нагрузку с помощью шестеренчатого валика или посредством испускания лазерного луча. В составе стального изделия содержание C уменьшено до 50 млн-1 или менее с помощью обезуглероживающего отжига, и содержания Al, N, S и Se уменьшены до уровня неизбежных примесей посредством очистки во время окончательного отжига.
В настоящем документе описаны характеристики трехстержневого трехфазного трансформатора возбуждения с ленточным сердечником. Однако настоящее изобретение также пригодно для трансформаторов с ленточными сердечниками, имеющими другие структуры соединительных участков, например, трехфазные пятистержневые сердечники и однофазные возбуждающие сердечники.
Примеры
Холоднообработанные текстурированные листы из электротехнической стали, имеющие толщину 0,18 – 0,30 мм, были изготовлены с различными степенями обжатия и различными интенсивностями нагрева для первичного рекристаллизационного отжига. Во время процесса после холодной прокатки было выполнено электролитическое травление при различных условиях для формирования канавок, и были получены текстурированные листы из электротехнической стали, имеющие свойства материала, показанные в табл. 3. Эти листы из электротехнической стали были подвергнуты магнитным измерениям с помощью двухмерного устройства по способу, описанному в настоящем документе, с целью измерения их степени ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории. Ленточные сердечники A – C трансформаторов, имеющие формы сердечников, показанные на фиг. 14, были изготовлены с использованием каждого из вышеуказанных материалов. Что касается сердечника A, была изготовлена однофазная обмотка, и были измерены потери в железе при однофазном возбуждении при 50 Гц и 1,7 Тл. Что касается сердечников B и C, была изготовлена трехфазная намотка, и были измерены потери в железе при трехфазном возбуждении при 50 Гц и 1,7 Тл. Ленточный сердечник A, показанный на фиг. 14, имеет форму с толщиной пакета 22,5 мм, шириной стального листа 100 мм, семью ступенчатыми стыками Step Laps и длиной отдельно взятого стыка слоя 8 мм. Ленточный сердечник B имеет форму с толщиной пакета 20 мм, шириной стального листа 100 мм, семью ступенчатыми стыками Step Laps и длиной отдельно взятого стыка слоя 5 мм. Ленточный сердечник C имеет форму с толщиной пакета 30 мм, шириной стального листа 120 мм, семью ступенчатыми стыками Step Laps и длиной отдельно взятого стыка слоя 8 мм. В текстурированных листах из электротехнической стали, в которых степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории удовлетворяет диапазону настоящего изобретения, коэффициент потерь BF для каждой из форм сердечников был меньше, чем коэффициент потерь BF в сравнительных примерах. В частности, когда был использован текстурированный лист из электротехнической стали, в котором плотность B8 магнитного потока при намагничивающей силе 800 А/м равнялась или была больше 1,91 Тл, и диаметр R зерен вторичной кристаллизации был равен или больше 40 мм, потери в железе материала были низкими, BF был низким, и потери в железе трансформатора были очень низкими.
Таблица 3
| Свойства материала | Линейные канавки | Параметр изобрете-ния*1 | Степень ухудшения потерей в железе*2 (%) | Магнитные свойства материала | Сердечник A | Сердечник B | Сердечник C | Замечания | |||||||||
| Условие | t: Толщина сталь-ного листа (мм) | R: Диаметр зерен вторичной рекристалли-зации (мм) | a: Расстояние между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки (мм) | w: Ширина канавок в направле-нии прокатки (мкм) | d: Глуби-на канавок (мм) | B8 (Tл) |
Потери в железе материа-ла W17/50 (Вт/кг) | Потери в железе трансфор-матора (Вт/кг) | BF | Потери в железе трансфор-матора (Вт/кг) | BF | Потери в железе трансфор-матора (Вт/кг) | BF | ||||
| 1 | 0,18 | 24 | 3 | 200 | 0,023 | 0,130 | 42 | 1,87 | 0,65 | 0,66 | 1,02 | 0,85 | 1,31 | 0,93 | 1,43 | Пример изобрет, | |
| 2 | 2,2 | 0,18 | 22 | 4 | 200 | 0,022 | 0,114 | 43 | 1,86 | 0,67 | 0,68 | 1,01 | 0,88 | 1,31 | 0,96 | 1,43 | Пример изобрет |
| 3 | 2,1 | 0,18 | 23 | 4 | 180 | 0,018 | 0,100 | 48 | 1,88 | 0,65 | 0,66 | 1,02 | 0,86 | 1,32 | 0,92 | 1,42 | Пример изобрет, |
| 4 | 2,3 | 0,18 | 21 | 5 | 150 | 0,018 | 0,096 | 50 | 1,87 | 0,68 | 0,69 | 1,01 | 0,90 | 1,33 | 0,97 | 1,43 | Пример изобрет |
| 5 | 2,2 | 0,18 | 20 | 5 | 150 | 0,015 | 0,092 | 52 | 1,87 | 0,68 | 0,69 | 1,01 | 0,90 | 1,33 | 0,97 | 1,42 | Пример изобрет, |
| 6 | 2,1 | 0,18 | 21 | 5 | 120 | 0,015 | 0,085 | 56 | 1,87 | 0,68 | 0,69 | 1,02 | 0,90 | 1,33 | 0,97 | 1,43 | Пример изобрет |
| 7 | 2,6 | 0,18 | 24 | 5 | 100 | 0,014 | 0,086 | 58 | 1,86 | 0,70 | 0,71 | 1,02 | 0,93 | 1,33 | 0,99 | 1,41 | Пример изобрет, |
| 8 | 2,3 | 0,18 | 22 | 5 | 80 | 0,015 | 0,082 | 59 | 1,88 | 0,68 | 0,69 | 1,01 | 0,90 | 1,33 | 0,97 | 1,42 | Пример изобрет |
| 9 | 2,1 | 0,18 | 26 | 5 | 80 | 0,015 |
 |
 |
1,88 | 0,67 | 0,70 | 1,05 | 0,93 | 1,39 | 1,00 | 1,49 | Сравнительный пример |
| 10 | 1,8 | 0,18 | 28 | 5 | 50 | 0,015 |
 |
 |
1,88 | 0,67 | 0,70 | 1,05 | 0,94 | 1,40 | 1,01 | 1,50 | Сравнительный пример |
| 11 | 1,7 | 0,18 | 44 | 3 | 120 | 0,022 | 0,081 | 58 | 1,91 | 0,60 | 0,61 | 1,01 | 0,79 | 1,32 | 0,85 | 1,41 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 12 | 1,6 | 0,18 | 51 | 3 | 180 | 0,022 | 0,094 | 49 | 1,92 | 0,59 | 0,58 | 0,99 | 0,77 | 1,31 | 0,84 | 1,42 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 13 | 1,3 | 0,18 | 38 | 3 | 150 | 0,022 | 0,085 | 55 | 1,89 | 0,64 | 0,64 | 1,00 | 0,83 | 1,30 | 0,91 | 1,42 | Пример изобрет |
| 14 | 1,7 | 0,18 | 57 | 5 | 150 | 0,015 |
 |
 |
1,92 | 0,63 | 0,67 | 1,07 | 0,91 | 1,45 | 0,98 | 1,55 | Сравнительный пример |
| 15 | 2,4 | 0,20 | 17 | 3 | 160 | 0,025 | 0,136 | 40 | 1,87 | 0,68 | 0,69 | 1,01 | 0,88 | 1,29 | 0,99 | 1,45 | Пример изобрет |
| 16 | 2,3 | 0,20 | 18 | 3 | 160 | 0,025 | 0,132 | 42 | 1,87 | 0,67 | 0,68 | 1,01 | 0,86 | 1,29 | 0,97 | 1,45 | Пример изобрет |
| 17 | 2,2 | 0,20 | 17 | 3 | 140 | 0,022 | 0,122 | 43 | 1,88 | 0,69 | 0,70 | 1,02 | 0,88 | 1,28 | 1,01 | 1,46 | Пример изобрет |
| 18 | 2,3 | 0,20 | 20 | 4 | 140 | 0,022 | 0,107 | 44 | 1,88 | 0,70 | 0,71 | 1,01 | 0,90 | 1,28 | 1,02 | 1,46 | Пример изобрет |
| 19 | 2,1 | 0,20 | 19 | 4 | 120 | 0,020 | 0,100 | 45 | 1,89 | 0,71 | 0,72 | 1,01 | 0,91 | 1,28 | 1,03 | 1,45 | Пример изобрет |
| 20 | 2,2 | 0,20 | 21 | 4 | 120 | 0,015 | 0,092 | 51 | 1,88 | 0,70 | 0,71 | 1,01 | 0,90 | 1,28 | 1,03 | 1,47 | Пример изобрет |
| 21 | 2,3 | 0,20 | 22 | 5 | 100 | 0,017 | 0,089 | 54 | 1,88 | 0,71 | 0,71 | 1,00 | 0,92 | 1,29 | 1,04 | 1,46 | Пример изобрет |
| 22 | 2,0 | 0,20 | 20 | 5 | 90 | 0,015 | 0,084 | 59 | 1,88 | 0,71 | 0,72 | 1,01 | 0,92 | 1,30 | 1,04 | 1,46 | Пример изобрет |
| 23 | 1,8 | 0,20 | 21 | 5 | 70 | 0,015 |
 |
|
1,89 | 0,71 | 0,75 | 1,06 | 0,98 | 1,38 | 1,08 | 1,52 | Сравнительный пример |
| 24 | 1,8 | 0,20 | 24 | 5 | 70 | 0,015 |
 |
|
1,89 | 0,71 | 0,75 | 1,06 | 0,99 | 1,39 | 1,08 | 1,52 | Сравнительный пример |
| 25 | 1,4 | 0,20 | 42 | 3 | 150 | 0,025 | 0,088 | 49 | 1,91 | 0,65 | 0,66 | 1,01 | 0,83 | 1,27 | 0,94 | 1,45 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 26 | 1,8 | 0,20 | 64 | 3 | 180 | 0,022 | 0,091 | 45 | 1,92 | 0,63 | 0,63 | 1,00 | 0,80 | 1,27 | 0,92 | 1,46 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 27 | 1,2 | 0,20 | 36 | 3 | 150 | 0,022 | 0,082 | 55 | 1,90 | 0,66 | 0,67 | 1,01 | 0,84 | 1,28 | 0,96 | 1,46 | Пример изобрет |
| 28 | 1,3 | 0,20 | 54 | 5 | 90 | 0,015 |
 |
 |
1,92 | 0,66 | 0,71 | 1,08 | 0,92 | 1,39 | 1,05 | 1,59 | Сравнительный пример |
| 29 | 2,5 | 0,23 | 18 | 3 | 180 | 0,025 | 0,141 | 38 | 1,86 | 0,74 | 0,75 | 1,01 | 0,94 | 1,27 | 1,09 | 1,47 | Пример изобрет |
| 30 | 2,2 | 0,23 | 21 | 3 | 150 | 0,025 | 0,121 | 42 | 1,87 | 0,75 | 0,76 | 1,01 | 0,95 | 1,26 | 1,10 | 1,47 | Пример изобрет |
| 31 | 2,3 | 0,23 | 19 | 3 | 150 | 0,018 | 0,116 | 43 | 1,87 | 0,75 | 0,75 | 1,00 | 0,95 | 1,26 | 1,10 | 1,47 | Пример изобрет |
| 32 | 2,2 | 0,23 | 18 | 4 | 120 | 0,021 | 0,109 | 46 | 1,88 | 0,76 | 0,77 | 1,01 | 0,96 | 1,26 | 1,12 | 1,48 | Пример изобрет |
| 33 | 2,5 | 0,23 | 21 | 4 | 120 | 0,019 | 0,105 | 47 | 1,87 | 0,76 | 0,77 | 1,01 | 0,97 | 1,27 | 1,12 | 1,48 | Пример изобрет |
| 34 | 2,4 | 0,23 | 22 | 4 | 100 | 0,020 | 0,099 | 48 | 1,87 | 0,77 | 0,78 | 1,01 | 0,98 | 1,27 | 1,14 | 1,48 | Пример изобрет |
| 35 | 2,0 | 0,23 | 24 | 3 | 80 | 0,025 | 0,094 | 53 | 1,88 | 0,74 | 0,75 | 1,01 | 0,93 | 1,26 | 1,09 | 1,47 | Пример изобрет |
| 36 | 1,8 | 0,23 | 26 | 3 | 80 | 0,020 | 0,083 | 54 | 1,88 | 0,73 | 0,74 | 1,02 | 0,93 | 1,28 | 1,08 | 1,48 | Пример изобрет |
| 37 | 1,7 | 0,23 | 28 | 3 | 80 | 0,017 |
 |
 |
1,89 | 0,74 | 0,78 | 1,05 | 1,00 | 1,35 | 1,14 | 1,54 | Сравнительный пример |
| 38 | 1,7 | 0,23 | 28 | 4 | 80 | 0,018 |
|
 |
1,90 | 0,75 | 0,79 | 1,05 | 1,01 | 1,35 | 1,16 | 1,55 | Сравнительный пример |
| 39 | 1,9 | 0,23 | 49 | 3 | 150 | 0,025 | 0,090 | 50 | 1,92 | 0,69 | 0,69 | 1,00 | 0,87 | 1,26 | 1,02 | 1,48 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 40 | 1,8 | 0,23 | 75 | 3 | 200 | 0,022 | 0,089 | 49 | 1,93 | 0,68 | 0,69 | 1,01 | 0,85 | 1,25 | 1,00 | 1,47 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 41 | 1,7 | 0,23 | 38 | 3 | 170 | 0,022 | 0,092 | 47 | 1,90 | 0,72 | 0,73 | 1,01 | 0,91 | 1,26 | 1,06 | 1,47 | Пример изобрет |
| 42 | 1,8 | 0,23 | 62 | 4 | 90 | 0,02 |
 |
|
1,92 | 0,68 | 0,73 | 1,08 | 0,97 | 1,42 | 1,10 | 1,62 | Сравнительный пример |
| 43 | 2,3 | 0,27 | 17 | 3 | 150 | 0,027 | 0,139 | 32 | 1,88 | 0,83 | 0,83 | 1,00 | 1,03 | 1,24 | 1,21 | 1,46 | Пример изобрет |
| 44 | 2,1 | 0,27 | 21 | 3 | 120 | 0,026 | 0,115 | 37 | 1,89 | 0,82 | 0,83 | 1,01 | 1,02 | 1,24 | 1,21 | 1,47 | Пример изобрет |
| 45 | 2,2 | 0,27 | 22 | 3 | 120 | 0,020 | 0,108 | 39 | 1,89 | 0,81 | 0,81 | 1,00 | 1,01 | 1,25 | 1,18 | 1,46 | Пример изобрет |
| 46 | 2,2 | 0,27 | 23 | 4 | 100 | 0,019 | 0,098 | 42 | 1,88 | 0,83 | 0,83 | 1,01 | 1,03 | 1,24 | 1,22 | 1,47 | Пример изобрет |
| 47 | 2,3 | 0,27 | 24 | 4 | 80 | 0,018 | 0,095 | 43 | 1,89 | 0,83 | 0,83 | 1,01 | 1,04 | 1,25 | 1,22 | 1,47 | Пример изобрет |
| 48 | 2,0 | 0,27 | 25 | 4 | 80 | 0,020 | 0,089 | 44 | 1,89 | 0,84 | 0,85 | 1,01 | 1,04 | 1,24 | 1,23 | 1,47 | Пример изобрет |
| 49 | 1,7 | 0,27 | 27 | 3 | 80 | 0,020 | 0,084 | 48 | 1,89 | 0,85 | 0,86 | 1,01 | 1,06 | 1,25 | 1,25 | 1,47 | Пример изобрет |
| 50 | 1,7 | 0,27 | 29 | 3 | 80 | 0,020 | 0,081 | 49 | 1,89 | 0,84 | 0,85 | 1,02 | 1,05 | 1,25 | 1,23 | 1,47 | Пример изобрет |
| 51 | 1,8 | 0,27 | 27 | 5 | 60 | 0,017 |
|
 |
1,89 | 0,85 | 0,90 | 1,06 | 1,12 | 1,32 | 1,33 | 1,56 | Сравнительный пример |
| 52 | 1,6 | 0,27 | 26 | 5 | 60 | 0,018 |
 |
 |
1,89 | 0,82 | 0,87 | 1,06 | 1,09 | 1,33 | 1,28 | 1,56 | Сравнительный пример |
| 53 | 1,7 | 0,27 | 45 | 3 | 120 | 0,029 | 0,084 | 48 | 1,92 | 0,77 | 0,77 | 1,00 | 0,96 | 1,25 | 1,12 | 1,46 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 54 | 1,3 | 0,27 | 68 | 3 | 150 | 0,032 | 0,080 | 49 | 1,93 | 0,75 | 0,75 | 1,00 | 0,94 | 1,25 | 1,10 | 1,47 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 55 | 1,6 | 0,27 | 37 | 3 | 150 | 0,025 | 0,090 | 43 | 1,90 | 0,80 | 0,81 | 1,01 | 0,99 | 1,24 | 1,17 | 1,46 | Пример изобрет |
| 56 | 1,8 | 0,27 | 58 | 4 | 120 | 0,024 |
 |
|
1,93 | 0,77 | 0,85 | 1,10 | 1,06 | 1,38 | 1,25 | 1,62 | Сравнительный пример |
| 57 | 2,1 | 0,30 | 16 | 4 | 200 | 0,032 | 0,149 | 28 | 1,90 | 0,91 | 0,91 | 1,00 | 1,11 | 1,22 | 1,34 | 1,47 | Пример изобрет |
| 58 | 2,0 | 0,30 | 17 | 3 | 180 | 0,028 | 0,145 | 32 | 1,90 | 0,93 | 0,93 | 1,01 | 1,13 | 1,21 | 1,38 | 1,48 | Пример изобрет |
| 59 | 1,8 | 0,30 | 15 | 4 | 180 | 0,025 | 0,138 | 34 | 1,90 | 0,92 | 0,92 | 1,00 | 1,13 | 1,23 | 1,37 | 1,49 | Пример изобрет |
| 60 | 2,2 | 0,30 | 20 | 4 | 150 | 0,027 | 0,122 | 38 | 1,89 | 0,92 | 0,92 | 1,00 | 1,12 | 1,22 | 1,37 | 1,49 | Пример изобрет |
| 61 | 2,1 | 0,30 | 23 | 4 | 150 | 0,022 | 0,108 | 41 | 1,90 | 0,92 | 0,93 | 1,01 | 1,12 | 1,22 | 1,36 | 1,48 | Пример изобрет |
| 62 | 1,9 | 0,30 | 31 | 4 | 120 | 0,025 | 0,090 | 45 | 1,90 | 0,93 | 0,93 | 1,00 | 1,13 | 1,22 | 1,39 | 1,49 | Пример изобрет |
| 63 | 1,8 | 0,30 | 28 | 3 | 100 | 0,021 | 0,091 | 47 | 1,90 | 0,94 | 0,95 | 1,01 | 1,16 | 1,23 | 1,40 | 1,49 | Пример изобрет |
| 64 | 1,7 | 0,30 | 32 | 3 | 80 | 0,024 | 0,082 | 49 | 1,90 | 0,95 | 0,96 | 1,01 | 1,17 | 1,23 | 1,42 | 1,49 | Пример изобрет |
| 65 | 1,8 | 0,30 | 35 | 5 | 80 | 0,025 |
|
|
1,90 | 0,96 | 1,01 | 1,05 | 1,24 | 1,29 | 1,51 | 1,57 | Сравнительный пример |
| 66 | 1,8 | 0,30 | 37 | 6 | 80 | 0,025 |
|
 |
1,90 | 0,97 | 1,03 | 1,06 | 1,25 | 1,29 | 1,53 | 1,58 | Сравнительный пример |
| 67 | 1,5 | 0,30 | 49 | 3 | 150 | 0,033 | 0,090 | 41 | 1,93 | 0,85 | 0,85 | 1,00 | 1,05 | 1,23 | 1,25 | 1,47 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 68 | 1,6 | 0,30 | 62 | 3 | 180 | 0,035 | 0,097 | 44 | 1,92 | 0,86 | 0,87 | 1,01 | 1,05 | 1,22 | 1,27 | 1,48 | Пример изобрет, (особо предпочтит,) |
| 69 | 1,7 | 0,30 | 34 | 3 | 150 | 0,032 | 0,103 | 40 | 1,90 | 0,91 | 0,91 | 1,00 | 1,12 | 1,23 | 1,34 | 1,47 | Пример изобрет |
| 70 | 1,9 | 0,30 | 63 | 5 | 120 | 0,027 |
 |
 |
1,94 | 0,86 | 0,96 | 1,12 | 1,16 | 1,35 | 1,43 | 1,66 | Сравнительный пример |
*1 Sinβ + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3: подчеркивающие линии указывают, что параметр изобретения не удовлетворяется.
*2 степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории: подчеркнутые значения находятся вне диапазона настоящего изобретения.
Claims (37)
1. Текстурированный лист из электротехнической стали, используемый для изготовления ленточного сердечника трансформатора,
в котором толщина t стального листа и степень ухудшения потерь в железе, получаемая при намагничивании стального листа по эллиптической траектории и определяемая формулой (1), приведенной ниже, удовлетворяют следующим соотношениям:
когда толщина листа t ≤ 0,20 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 60% или менее;
когда 0,20 мм < толщина листа t < 0,27 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 55% или менее; и
когда 0,27 мм ≤ толщина листа t, степень ухудшения потерь в железе составляет 50% или менее, и
причем (степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории) = ((WA-WB)/WB)×100, (1)
причем в формуле (1) WA - потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB - потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD.
2. Текстурированный лист из электротехнической стали по п. 1, в котором на поверхности стального листа образованы множество линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, и
в котором ширина w канавок в направлении прокатки, глубина d канавок, диаметр R зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе и средний угол β зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе удовлетворяют соотношению, представленному следующей формулой (2):
Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3 ≥ 0.080, (2)
причем в формуле (2)
β: средний угол β (°) зерен вторичной рекристаллизации,
t: толщина (мм) стального листа,
R: диаметр (мм) зерен вторичной рекристаллизации,
a: расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки,
w: ширина (мкм) канавок в направлении прокатки, и
d: глубина (мм) канавок.
3. Текстурированный лист из электротехнической стали по п. 1 или 2, в котором плотность B8 магнитного потока при намагничивающей силе 800 А/м составляет 1,91 Тл или более, и диаметр R зерен вторичной рекристаллизации составляет 40 мм или более.
4. Ленточный сердечник трансформатора, причем в ленточном сердечнике трансформатора используется текстурированный лист из электротехнической стали по любому из пп. 1-3.
5. Способ изготовления ленточного сердечника трансформатора с ленточным сердечником, причем способ позволяет уменьшить коэффициент потерь при конструировании, получаемый делением величины потерь в железе трансформатора с ленточным сердечником на величину потерь в железе текстурированного листа из электротехнической стали в качестве материала ленточного сердечника,
причем в текстурированном листе из электротехнической стали, используемом для изготовления ленточного сердечника посредством навивки текстурированного листа из электротехнической стали, толщина t текстурированного листа из электротехнической стали и степень ухудшения потерь в железе, получаемая при намагничивании текстурированного листа из электротехнической стали по эллиптической траектории и определяемая формулой (1), приведенной ниже, удовлетворяют следующим соотношениям:
когда толщина листа t ≤ 0,20 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 60% или менее;
когда 0,20 мм < толщина листа t < 0,27 мм, степень ухудшения потерь в железе составляет 55% или менее; и
когда 0,27 мм ≤ толщина листа t, степень ухудшения потерь в железе составляет 50% или менее, и
причем (степень ухудшения потерь в железе при намагничивании по эллиптической траектории) = ((WA-WB)/WB)×100, (1)
причем в формуле (1) WA - потери в железе при намагничивании по эллиптической траектории, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD (направление прокатки) и магнитный поток 0,6 Тл в направлении TD (направление, перпендикулярное направлению прокатки), и WB - потери в железе при перемагничивании, частота 50 Гц, магнитный поток 1,7 Тл в направлении RD.
6. Способ по п. 5, в котором на поверхности стального листа образованы множество линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки, и
в котором ширина w канавок в направлении прокатки, глубина d канавок, диаметр R зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе и средний угол β зерен вторичной рекристаллизации в стальном листе удовлетворяют соотношению, представленному следующей формулой (2):
Sin β + 4t/R + (w/a/√2)×(10d/t)×10-3 ≥ 0.080, (2)
причем в формуле (2)
β: средний угол β (°) зерен вторичной рекристаллизации,
t: толщина (мм) стального листа,
R: диаметр (мм) зерен вторичной рекристаллизации,
a: расстояние (мм) между множеством линейных канавок, простирающихся в направлении, пересекающем направление прокатки,
w: ширина (мкм) канавок в направлении прокатки, и
d: глубина (мм) канавок.
7. Способ по п. 5 или 6, в котором в используемом текстурированном листе из электротехнической стали плотность B8 магнитного потока при намагничивающей силе 800 А/м составляет 1,91 Тл или более, и диаметр R зерен вторичной рекристаллизации составляет 40 мм или более.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018014244 | 2018-01-31 | ||
| JP2018-014244 | 2018-01-31 | ||
| PCT/JP2019/003399 WO2019151399A1 (ja) | 2018-01-31 | 2019-01-31 | 方向性電磁鋼板およびこれを用いてなる変圧器の巻鉄心並びに巻鉄心の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2741403C1 true RU2741403C1 (ru) | 2021-01-25 |
Family
ID=67479262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020125346A RU2741403C1 (ru) | 2018-01-31 | 2019-01-31 | Текстурированный лист из электротехнической стали, ленточный сердечник трансформатора из текстурированного листа из электротехнической стали и способ изготовления ленточного сердечника |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11984249B2 (ru) |
| EP (1) | EP3726543A4 (ru) |
| JP (1) | JP7028242B2 (ru) |
| KR (1) | KR102360385B1 (ru) |
| CN (1) | CN111656465B (ru) |
| CA (1) | CA3086308C (ru) |
| MX (1) | MX2020007993A (ru) |
| RU (1) | RU2741403C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019151399A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11495378B2 (en) * | 2018-01-31 | 2022-11-08 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet, stacked transformer core using the same, and method for producing stacked core |
| JP6947248B1 (ja) * | 2020-06-09 | 2021-10-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板 |
| CN111931310B (zh) * | 2020-08-28 | 2021-08-13 | 西南交通大学 | 一种考虑相异磁边值的卷铁心层间短路涡流损耗评估方法 |
| KR20230069990A (ko) * | 2020-10-26 | 2023-05-19 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 권철심 |
| CA3195782A1 (en) | 2020-10-26 | 2022-05-05 | Yusuke Kawamura | Wound core |
| JP7056717B1 (ja) * | 2020-11-13 | 2022-04-19 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 巻鉄心 |
| JPWO2023234013A1 (ru) * | 2022-05-30 | 2023-12-07 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06220541A (ja) * | 1993-01-27 | 1994-08-09 | Nippon Steel Corp | 磁気鉄損の優れた高磁束密度方向性珪素鋼板およびその製造法 |
| US5507883A (en) * | 1992-06-26 | 1996-04-16 | Nippon Steel Corporation | Grain oriented electrical steel sheet having high magnetic flux density and ultra low iron loss and process for production the same |
| JP2005240079A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Jfe Steel Kk | 鉄損劣化率が小さい方向性電磁鋼板 |
| JP2012126973A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Jfe Steel Corp | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| RU2524026C1 (ru) * | 2010-08-06 | 2014-07-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Лист из текстурированной электротехнической стали и способ его изготовления |
| RU2570591C1 (ru) * | 2012-02-08 | 2015-12-10 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Текстурированный лист из электротехнической стали |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5241660A (en) | 1975-09-30 | 1977-03-31 | Kureha Chem Ind Co Ltd | Resin composition of low permeabilities to moisture and gases |
| JPS59197520A (ja) | 1983-04-20 | 1984-11-09 | Kawasaki Steel Corp | 鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法 |
| JPS61117218A (ja) | 1984-11-10 | 1986-06-04 | Nippon Steel Corp | 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法 |
| JPS6253579A (ja) | 1985-09-03 | 1987-03-09 | Seiko Epson Corp | 携帯用受信機器 |
| JPH0369968A (ja) | 1989-08-09 | 1991-03-26 | Canon Inc | 複写装置 |
| JPH03268311A (ja) | 1990-03-19 | 1991-11-29 | Toshiba Corp | 変圧器鉄心 |
| JPH06136552A (ja) | 1992-10-22 | 1994-05-17 | Nippon Steel Corp | 磁気鉄損の優れた方向性電磁鋼板およびその製造法 |
| DE69332394T2 (de) | 1992-07-02 | 2003-06-12 | Nippon Steel Corp., Tokio/Tokyo | Kornorientiertes Elektroblech mit hoher Flussdichte und geringen Eisenverlusten und Herstellungsverfahren |
| KR960010595B1 (ko) | 1992-09-21 | 1996-08-06 | 신니뽄세이데스 가부시끼가이샤 | 1차 막이 최소화되고 자성이 뛰어나며 운용성이 우수한 배향 전기 강판의 제조방법 |
| JPH06100997A (ja) | 1992-09-21 | 1994-04-12 | Nippon Steel Corp | グラス被膜を有しない磁気特性の優れた珪素鋼板及びその製造法 |
| DE69810852T2 (de) * | 1997-07-17 | 2003-06-05 | Kawasaki Steel Corp., Kobe | Kornorientiertes Elektrostahlblech mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften und dessen Herstellungsverfahren |
| CN1897175B (zh) | 2005-07-08 | 2012-07-18 | 株式会社日立产机系统 | 静止装置用铁芯和静止装置 |
| JP4823719B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2011-11-24 | 新日本製鐵株式会社 | 磁気特性が極めて優れた方向性電磁鋼板の製造方法 |
| JP5750820B2 (ja) | 2009-09-29 | 2015-07-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鉄損測定方法 |
| BR112013005450B1 (pt) | 2010-09-10 | 2019-05-07 | Jfe Steel Corporation | Chapa de aço elétrico com grão orientado e método para produção da mesma. |
| US10020101B2 (en) | 2011-12-22 | 2018-07-10 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method for producing same |
| US10629346B2 (en) * | 2012-04-26 | 2020-04-21 | Jfe Steel Corporation | Method of manufacturing grain-oriented electrical steel sheet |
| US9704626B2 (en) | 2012-04-26 | 2017-07-11 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing same |
| EP2843062B1 (en) | 2012-04-27 | 2020-07-29 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor |
| CN107109552B (zh) | 2014-10-06 | 2018-12-28 | 杰富意钢铁株式会社 | 低铁损取向性电磁钢板及其制造方法 |
| US11495378B2 (en) * | 2018-01-31 | 2022-11-08 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet, stacked transformer core using the same, and method for producing stacked core |
| JP6947248B1 (ja) * | 2020-06-09 | 2021-10-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板 |
-
2019
- 2019-01-31 EP EP19747292.1A patent/EP3726543A4/en active Pending
- 2019-01-31 WO PCT/JP2019/003399 patent/WO2019151399A1/ja unknown
- 2019-01-31 US US16/966,256 patent/US11984249B2/en active Active
- 2019-01-31 CN CN201980010739.1A patent/CN111656465B/zh active Active
- 2019-01-31 KR KR1020207022134A patent/KR102360385B1/ko active IP Right Grant
- 2019-01-31 JP JP2019521158A patent/JP7028242B2/ja active Active
- 2019-01-31 MX MX2020007993A patent/MX2020007993A/es unknown
- 2019-01-31 CA CA3086308A patent/CA3086308C/en active Active
- 2019-01-31 RU RU2020125346A patent/RU2741403C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5507883A (en) * | 1992-06-26 | 1996-04-16 | Nippon Steel Corporation | Grain oriented electrical steel sheet having high magnetic flux density and ultra low iron loss and process for production the same |
| JPH06220541A (ja) * | 1993-01-27 | 1994-08-09 | Nippon Steel Corp | 磁気鉄損の優れた高磁束密度方向性珪素鋼板およびその製造法 |
| JP2005240079A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Jfe Steel Kk | 鉄損劣化率が小さい方向性電磁鋼板 |
| RU2524026C1 (ru) * | 2010-08-06 | 2014-07-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Лист из текстурированной электротехнической стали и способ его изготовления |
| JP2012126973A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Jfe Steel Corp | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| RU2570591C1 (ru) * | 2012-02-08 | 2015-12-10 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Текстурированный лист из электротехнической стали |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11984249B2 (en) | 2024-05-14 |
| JPWO2019151399A1 (ja) | 2020-12-03 |
| JP7028242B2 (ja) | 2022-03-02 |
| EP3726543A1 (en) | 2020-10-21 |
| KR102360385B1 (ko) | 2022-02-08 |
| KR20200103090A (ko) | 2020-09-01 |
| EP3726543A4 (en) | 2021-03-03 |
| CA3086308C (en) | 2023-06-20 |
| MX2020007993A (es) | 2020-09-09 |
| CN111656465B (zh) | 2022-12-27 |
| CN111656465A (zh) | 2020-09-11 |
| WO2019151399A1 (ja) | 2019-08-08 |
| CA3086308A1 (en) | 2019-08-08 |
| US20210043358A1 (en) | 2021-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2741403C1 (ru) | Текстурированный лист из электротехнической стали, ленточный сердечник трансформатора из текстурированного листа из электротехнической стали и способ изготовления ленточного сердечника | |
| KR101421387B1 (ko) | 방향성 전기 강판 및 그 제조 방법 | |
| RU2570250C1 (ru) | Текстурированный лист из электротехнической стали | |
| JP5115641B2 (ja) | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| KR101530450B1 (ko) | 방향성 전기 강판 | |
| KR101607909B1 (ko) | 방향성 전자 강판 및 그것을 이용한 변압기 철심 | |
| RU2570591C1 (ru) | Текстурированный лист из электротехнической стали | |
| RU2741585C1 (ru) | Текстурированный лист из электротехнической стали, наборный сердечник трансформатора из текстурированного листа из электротехнической стали и способ изготовления наборного сердечника | |
| EP3690067B1 (en) | Grain-oriented electrical steel sheet | |
| JP6973369B2 (ja) | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP4192399B2 (ja) | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP7318845B1 (ja) | 三相三脚巻鉄心およびその製造方法 | |
| JP7318846B1 (ja) | 三相三脚巻鉄心およびその製造方法 | |
| WO2023167015A1 (ja) | 三相三脚巻鉄心およびその製造方法 | |
| WO2023167016A1 (ja) | 三相三脚巻鉄心およびその製造方法 | |
| JP4276618B2 (ja) | 低鉄損一方向性電磁鋼板 | |
| CN117321234A (zh) | 方向性电磁钢板 | |
| CN117678038A (zh) | 卷铁心及卷铁心的制造方法 | |
| JP2003231922A (ja) | 低鉄損低磁歪珪素鋼板の製造方法 |