WO2007052406A1 - 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

圧延方向に速度Ｖｌで移動する方向性電磁鋼板に、楕円形スポットとしたレーザビームを板幅方向にＶｃで走査照射して方向性電磁鋼板の鉄損を改善する技術において、楕円ビームの走査方向と楕円の長軸との成す角θｓを、θｓ＝ｔａｎ-1（Ｖｌ／Ｖｃ）式に基づいて調整するとともに、当該θｓを調整するための装置を、円筒レンズテレスコープ、走査ミラー、ｆθレンズの順番で配置されたレーザ照射用の光学装置と、円筒レンズテレスコープが走査ミラーの走査方向に対して角度変更する装置と、レンズ間距離を変更する装置とで構成する。

Description

磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法および製造装置

技術分野

本発明は、 方向性電磁鋼板の表面にレーザビームを照射して磁気 特性を改善する方向性電磁鋼板の製造技術に関し、 特に高速の製造 ライ ン速度で方向性電磁鋼板明を製造する場合に好適な技術に関する

書

背景技術

結晶の磁化容易軸が鋼板全体でほぼ同一の方向にそろった電磁鋼 板は、 方向性電磁鋼板とよばれており、 磁化容易軸の方向は鋼板の 圧延方向に一致している。 この様な鋼板は、 磁化方向が一定である トランス鉄芯の材料と して非常に優れている。

方向性電磁鋼板を交流で磁化したときの鉄損は、 渦電流損とヒス テリ シス損に分けられ、 渦電流損は、 さ らに古典的渦電流損と異常 渦電流損に分けられる。 古典的渦電流損は鋼板の板厚に比例するた め、 材料の板厚を薄手化することで低減されている。 異常渦電流損 は、 磁壁の移動により局所的に発生する大きな渦電流による損失で

、 圧延方向に細長い磁区である 1 8 0 ° 磁区の磁壁間隔に比例して 小さくなる。 そこで、 低鉄損化のために磁区を細分化する技術が種 々考案されてきた。

圧延方向にほぼ垂直な直線状で、 かつ圧延方向に関して周期的な 歪みを鋼板表面近傍に与えてやることで、 1 8 0 ° 磁壁間隔は狭く なる。

そこで、 例えば、 特公平 6 — 1 9 1 1 2号公報に開示されるよう に、 集光されたレーザビームを板幅方向に走査 · 照射して鋼板に歪 みを付与する方法が考案され、 現在実用に供されている。

このレーザ磁区制御法は、 応力歪みにより鉄損を低減する方法で あり、 溶融部や溝の形成などの電磁鋼板の形状変化をともなわない ため、 歪み取り焼鈍を行う と歪み付与効果が消失する。 しかし、 歪 み取り焼鈍しないときは、 1 0 %以上の鉄損改善効果が容易に得ら れるため、 この方法で製造された電磁鋼板は、 製造工程に焼鈍を含 まない積 トランス用の材料と して非常に需要が高い。

一方、 ヒステリ シス損は、 磁化曲線すなわちヒステリ シス曲線に よる損失で、 鋼板の歪みに敏感な鉄損成分である。 従って、 レーザ 照射による歪み付与はヒステリ シス損の増加につながる問題がある そこで、 不必要な歪みを極力抑制するためには、 できるだけ狭い 領域に効果的な歪みを導入することが望ましいといえる。 例えば、

W O 2 0 0 4 / 0 8 3 4 6 5号公報に示された技術では、 電磁鋼板 上のレーザビームの集光スポッ 卜の圧延方向径を 0 . 2 m m以下に することで、 狭い領域に歪みを付与して優れた特性を得ている。

しかし集光径を円形のまま小さくすると、 集光スポッ トのパワー 密度は増大するものの、 鋼板上の任意の点上を集光スポッ 卜が通過 する時間、 つまり ビーム径を走査速度で除した時間であるビーム滞 在時間が短くなり、 鋼板板厚方向への熱伝導がほとんど発生しない 内にビームが通過するようになる。

そのような場合、 鋼板の極表層だけに過剰に熱が入り、 場合によ つては表層の溶融が発生する。 しかし、 板厚深さ方向にはほとんど 伝熱がないため昇温領域が表面近傍に限定されるので、 磁区を細分 化するために必要な歪みを十分鋼板に導入できないという問題があ る。 そこで、 w〇 2 0 0 4 / 0 8 3 4 6 5号公報に開示されるように

、 集光スポッ 卜の形状をビームの走査方向に長い楕円にする方法が 考えられる。 の方法では圧延方向の歪み幅は狭いまま 、 パヮー密 度を抑制し、 かつ照射点上でのビーム滞在時間も増加できるため、 鋼板厚み方向にも十分な歪みを与えることが可能となり 、 優れた鉄 損特性が得られる

しかしながら 、 このような集光スポッ 卜の形状をビームの走査方 向に長い楕円にする手法を、 鋼板が圧延方向に高速で移動する製造 設備で実施する場合には、 次の様な問題が発生する。

図 3 は、 レ ―ザビームを、 鋼板上において圧延方向径 d 1 が狭く

、 板幅方向径 d cが長い集光スポッ ト L S (以下、 楕円形スポッ ト という） に集光し、 そのスポッ トを圧延方向 Lに略垂直な方向 Cに 、 速度 V cで走査することにより、 鋼板上にレーザビームを照射す る手法において、 楕円形スポッ 卜の長軸方向 S と走査方向 Cとを一 致させ、 鋼板が圧延方向 Lに速度 V 1 で移動している場合の、 楕円 形スポッ ト L Sの位置と鋼板上に残されたレーザビーム照射痕 T C を示す模式図である。

この場合、 時間 = 0でビームの先頭が鋼板上のある点 Aを通過 したとすると、 時間 t 一 t s でビームの最後尾が A点付近を通過す る際には A点は鋼板の移動によって圧延方向に既に Hだけ移動して おり 、 ビームの最後尾は A '点を通過することになる。

従つて、 鋼板上のレ一ザビーム照射痕 T C、 すなわち、 鋼板がレ 一ザビームを実際に感受した軌跡は、 図 3 に示すように、 V 1 と V

C の比に比例した角度 Θで傾斜し、 Hに比例する幅を持ったものと なる

まり、 低鉄損を 的に楕円ビームの短軸 d 1 を極力細く しても

、 鋼板が高速度移動する場合は、 鋼板が実際に感受する実効的なレ 一ザ照射幅は、 Hに比例する幅を持ったものとなり、 実効的なレー ザ照射幅を狭くできないことになる。 そして、 Hは、 V 1 X d cノ V c で表されるから、 鋼板の移動速度の影響は、 鋼板の圧延方向ラ イ ン速度 V I が大きい場合、 つまり生産速度が速い場合に大きくな る。

また、 より高い磁気特性の改善を狙って、 より細い短軸の楕円ビ ームにすると、 パワー密度を抑制するために長軸は長くする必要が ある。 その結果、 ビーム滞在時間が長くなるため、 やはり鋼板移動 の実効的なレーザ照射幅への影響は大きくなる。 すなわち磁気特性 に優れ、 且つ生産能力の高い製造設備ほど影響が大きくなるという 問題があった。 発明の開示

そこで本発明は、 電磁鋼板にレーザビームを照射することにより 鉄損を低減する磁気特性の改善技術において、 高速の製造ライ ンで 、 レーザビームの集光スポッ トを細長く したときでも安定して鉄損 を小さ くするために、 次のようにすることを特徴とする。

本発明の第一の態様では、 レーザビームを、 所定の速度で移動す る方向性電磁鋼板上で楕円形スポッ 卜に集光し、 集光した楕円形ス ポッ トを方向性電磁鋼板の板幅方向に走査 · 照射して磁気特性を改 善する方向性電磁鋼板の製造方法において、 前記楕円形スポッ 卜の 走査方向と楕円形スポッ 卜の長軸方向との間に傾斜角 0 s を設けて レーザビームを走査 · 照射することを特徴とする。

また、 第一の態様において、 方向性電磁鋼板の製造ライ ン速度 V 1 と、 方向性電磁鋼板上でのレーザビームの楕円形スポッ トの走査 速度 V c に応じて、 前記傾斜角 を、 方向性電磁鋼板上でのレー ザ照射幅が小さ くなるように調整することを特徴と し、 さ らにまた 、 前記速度 V 1 ， V cから前記傾斜角 Θ s を下記の式 （ 1 ) に基づ いて求め、 求められたい s 値に基づいて前記楕円形スポッ トの長軸 方向を調整することを特徴とする。

また、 第一の態様において、 前記傾斜角 0 s に応じて、 方向性電 磁鋼板上でのレーザ照射幅が小さ くなるように、 方向性電磁鋼板の 製造ライ ン速度 V 1 または方向性電磁鋼板上でのレーザビームの楕 円形スポッ 卜の走査速度 V c を調整することを特徴と し、 さらにま た、 前記速度 V 1 および前記傾斜角 0 s から前記速度 V c を下記の 式 （ 2 ) に基づいて求め、 求められた V c値に基づいて前記楕円形 スポッ トの走査速度を調整すること、 及び、' 前記速度 V cおよび前 記傾斜角 S s から前記速度 V 1 を下記の式 （ 3 ) に基づいて求め、 求められた V 1 値に基づいて製造ライ ン速度を調整することを特徴 とする。

V 1 = V c X t a η Θ

本発明の第二の態様では、 レーザビームを方向性電磁鋼板上で楕 円形スポッ トに集光し、 集光した楕円形スポッ トを方向性電磁鋼板 の板幅方向に走査 · 照射して磁気特性を改善する方向性電磁鋼板の 製造装置において、

レーザビームを楕円形に成形するための楕円ビーム成形部と、 前記楕円ビーム成形部から出射した楕円ビームを偏向 ' 走査する ビーム走査部と、

前記ビーム走査部から出射した走査ビームを方向性電磁鋼板上で 楕円形スポッ 卜に集光するビーム集光部と、

前記楕円形スポッ 卜の長軸方向を、 楕円形スポッ 卜の走査方向に 対して傾斜角 0 s で傾斜するように調整する楕円傾斜角度調整機構 とを備えることを特徴とする。

また、 第二の態様において、 前記楕円ビーム成形部は、 母線方向 がー致した 2枚の円筒レンズと、 前記楕円形スポッ トの長軸長さを 変更するために前記 2枚の円筒レンズの間隔を変更するレンズ間隔 調整機構とからなる円筒レンズテレスコープを有することを特徴と し、 さ らにまた、 前記楕円傾斜角度調整機構は、 前記円筒レンズテ レスコープをレーザビームの進行方向を回転軸と してその傾斜角度 を変更可能に支持する回転支持部と、 回転支持部を回転駆動する回 転駆動部とを有するものであることを特徴とする。

本発明の第三の態様では、 レーザビームを方向性電磁鋼板上で楕 円形スポッ 卜に集光し、 集光した楕円形スポッ トを方向性電磁鋼板 の板幅方向に走査 ， 照射して磁気特性を改善する方向性電磁鋼板の 製造装置において、

レーザビームを楕円形に成形するための楕円ビーム成形部と、 前記楕円ビーム成形部から出射した楕円ビームを偏向 · 走査する ビーム走査部と、

前記ビーム走査部から出射した走査ビームを方向性電磁鋼板上で 楕円形スポッ 卜に集光するビーム集光部と、

前記楕円形スポッ 卜の長軸方向を、 楕円形スポッ 卜の走査方向に 対して傾斜角 0 s で傾斜するように調整する楕円傾斜角度調整機構 と、

方向性電磁鋼板の製造ライ ン速度 V I と、 方向性電磁鋼板上での 楕円形スポッ トの走査速度 V c とに応じて、 楕円傾斜角度調整機構 を駆動制御して、 前記傾斜角 0 s を、 方向性電磁鋼板上でのレーザ 照射幅が小さ くなるような傾斜角に調整する楕円傾斜角度制御部と を備えることを特徴とする。

また、 第三の態様において、 前記楕円傾斜角度制御部は、 前記 V 1 及び V c を入力信号と し、 前記式 （ 1 ) に基づいて傾斜角 s を 計算して出力する計算部と、 出力された傾斜角 0 s に基づいて前記 楕円傾斜角度調整機構を駆動制御する駆動制御部を有することを特 徴と し、 さ らにまた、 前記楕円ビーム成形部は、 母線方向が一致し た 2枚の円筒レンズと、 前記楕円形スポッ トの長軸長さを変更する ために前記 2枚の円筒レンズの間隔を変更するレンズ間隔調整機構 とからなる円筒レンズテレスコープを有し、 前記楕円傾斜角度調整 機構は、 前記円筒レンズテレスコープをレーザビームの進行方向を 回転軸と してその傾斜角度を変更可能に支持する回転支持部と、 回 転支持部を回転駆動する回転駆動部とを有し、 前記楕円傾斜角度制 御部は、 楕円傾斜角度調整機構の回転駆動部を駆動制御するもので あることを特徴とする。

本発明により、 板幅方向に走査される楕円ビームの通過点が、 鋼 板の圧延方向移動にあわせて移動できるようになり、 常に鋼板上の レーザ感受点の幅を、 楕円の短軸長さにほぼ一致幅にすることがで きる。 その結果、 鋼板の高速移動に起因する実効的なレーザ照射幅 の増大が抑制されるため、 鋼板の圧延方向ライ ン速度、 またはビー ムの集光形状によらず、 常に安定して磁気特性の優れた方向性電磁 鋼板が製造できる。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明における レーザビームの楕円形スポッ 卜の角度配 置と楕円方スポッ 卜の走査方向の説明図である。

図 2 は、 本発明の磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造装置の 光学部品配置の一例である。

図 3 は、 従来の楕円形スポッ 卜の走査方法の模式図である。

図 4は、 楕円傾斜角度制御装置の一例のブロック図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。

図 1 は、 製造ライ ン速度 V I で紙面上方に移動する電磁鋼板上に おいて、 レーザビームの楕円形スポッ ト L S を、 走査方向軸 Cに沿 つて速度 V cで走査するとき、 楕円形スポッ ト L S と電磁鋼板上の ある点 （ビーム感受点 Aとする） について、 それぞれの時間経過に ともなう移動の模様と、 鋼板上に残る レーザビームの照射痕 T c を 示した模式図で、 （ a ) 時間 t = 0でビームの先端が A点を通過し 始め、 （ c ) t = t s でビームの最後尾が通過するときの A点と楕 円形スポッ ト L S との配置を示している。 （ b ) t nはその間の任 意の時間での配置である。

図 1 に示されるように、 楕円形スポッ ト L Sは、 その長軸 S を楕 円形スポッ トの走査方向軸 Cに対して傾斜角 0 s を成すように配置 される。

こ こで、 傾斜角 0 s は、 電磁鋼板のライ ン速度 V I とレーザビー ムの走査速度 V c に応じた式 （ 1 ) で与えられる値に設定される。

傾斜角 0 s をこのように設定することにより、 図 1 の （ a ) 、 ( b ) 、 及び （ c ) で示されるように、 時間経過にともなう ビーム感 受点 A点の移動に合わせて、 楕円形スポッ 卜の通過位置も移動する ため、 ビーム感受点 A点は楕円形スポッ 卜が通過する時間中は常に ビーム集光径と してほぼ楕円形スポッ 卜の短軸径 d 1 の値を感受す ることになり、 鋼板は、 短軸径 d 1 に等しいレーザビーム照射幅で 走査されることになる。

このことは、 式 （ 1 ) に基づいて傾斜角 Θ s を設定すれば、 鋼板 のライ ン速度 V I が高速なつても、 またレーザビームの集光径 d 1 が極小となっても成り立つものである。 従って、 高速のライ ン速度 を有する設備でも細い集光径で集光することの有効性が維持され、 優れた鉄損特性の電磁鋼板を製造できる。

なお、 傾斜角 s を前記式 （ 1 ) に基づいて設定するが、 鋼板上 に残るレーザビーム照射痕の幅は、 鉄損の改善効果を得るには、 0 . 1 mm以下とするのが好ましく 、 より好ましく は 0. 0 8 mm以 下、 さ らに好ましく は 0. 0 6 mm以下である。 通常使用される楕 円形スポッ トの短軸径が、 0. 0 5 mm程度であることを考慮すれ ば、 傾斜角 6 s を厳密に （ 1 ) 式にしたがって設定する必要はなく 前記式 （ 1 ) によって得られた傾斜角 0 s をもとに、 鋼板上に残る レーザビーム照射痕の幅が 0. 0 8 m m以下となるように設定すれ ばよい。

以上では、 前記傾斜角 (楕円形スポッ トの長軸方向） を、 製 造ライ ン速度 V 1 や楕円形スポッ 卜の走査速度 V c に応じて設定す る方法について説明したが、 本発明はそれに限られるものではない 前記傾斜角 0 s (楕円形スポッ トの長軸方向） を変化させずに、 製造ライ ン速度 V 1 あるいは楕円形スポッ 卜の走査速度 V cのいず れかを調整することによつても方向性電磁鋼板上でのレーザ照射幅 が小さ くなるようにすることができる。

すなわち、 製造ライ ン速度 V 1 を変更する場合、 現在の傾斜角 Θ s と変更しょう とする製造ライ ン速度 V I から、 新たな楕円形スポ ッ トの走査速度 V c を下記式 （ 2 ) によって求め、 求められた V c 値に基づいて楕円形スポッ 卜の走査速度を調整する。

V c = V l / t a n 0 s ( 2 )

また、 楕円形スポッ トの走査速度 V c を変更する場合も同様に、 新たな製造ライ ン速度 V I を下記式 （ 3 ) によって求め、 求められ た V 1 値に基づいて製造ライ ン速度を調整する。 V l = V c X t a n 0 s ( 3 )

次に、 上記のように電磁鋼板上で楕円形スポッ トを傾斜させて走 査する方向性電磁鋼板の製造装置の実施の形態の一例を、 図 2 を用 いて説明する。

本実施の形態において、 基本構成は、 レーザビームを楕円形にす るための楕円ビーム成形部と して、 凸面の円筒レンズ 8 と凹面の円 筒レンズ 9 とを組み合わせた円筒レンズテレスコープ 1 と、 レーザ ビームを反射して偏向 · 走査するビーム走査部として回転ポリゴン ミ ラー 2 と、 及び走査ビームを特定平面上に集光するビーム集光部 と して f Θ レンズ 3 とからなるものであり、 各光学部品は光軸 Z に 沿ってこの順番で設置される。

両円筒レンズ 8， 9のレンズ面の母線は X軸に一致しており、 レ —ザ装置 （図示せず） から出力されたレーザビーム L Bは円筒レン ズ 8 , 9 によって成形され、 円筒レンズからの出射ビームは X軸と 直交する Y軸方向にのみ収束、 あるいは発散することになる。 円筒 レンズテレスコープ 1 は、 傾斜角度調整機構 4 により Z軸 （レーザ ビーム L Bの進行方向） を回転軸と して回転し、 その傾斜角度を可 変とすることが出来る。 傾斜角度調整機構 4は、 円筒レンズテレス コープ 1 を傾動可能に支持する回転支持部 1 5 と、 回転支持部 1 5 を回転駆動する回転駆動部 1 3 により構成されている。 またレンズ 間隔調整機構 5 は、 レンズ間距離を変更して、 楕円形スポッ トの形 状を調節する機能を持つ。

レーザビームは回転ポリ ゴンミ ラー 2 にて反射 · 偏向され、 f Θ レンズ 3で電磁鋼板 7 上に集光 · 走査される。

円筒レンズ 8， 9の X軸方向に対応する鋼板上の方向での集光径 は、 f Θ レンズの焦点距離 f によってのみ決まる。 一方、 円筒レン ズの Y軸方向に対応する鋼板上の方向での集光径は、 円筒レンズテ レスコ一プ 1 による発散または収束と f Θ レンズ 3の焦点距離 の 合成で決まる。 従って集光スポッ 卜形状は円筒レンズの X Y軸方向 で異なる集光径となり、 楕円形スポッ トとなる。

本発明では、 円筒レンズテレスコープ 1 に設けられた傾斜角度調 整機構 4により、 楕円形スポッ トの走査方向 Cに対する楕円の長軸 方向 Sのなす傾斜角 0 s を変更することができる。 すなわち、 鋼板 上の座標で、 前記長軸方向 S を調節できるようにする。 上記のよう な装置構成では、 楕円形スポッ トの走査方向 Cは、 回転ポリ ゴンミ ラー 2の回転方向に決められるので、 鋼板の製造ライ ン速度 V 1 と 楕円形スポッ トの走査速度 V c の情報があれば式 （ 1 ) より傾斜角 Θ s が求められ、 その値に基づいて 0 s を設定することができる。 尚、 本実施例では楕円ビーム成形部として 2枚の円筒レンズによ る円筒レンズテレスコープを用いている力^ 本部品の目的は Y方向 のみの発散 · 収束をビームに与えることにあり、 1 枚の円筒レンズ 、 あるいは 3枚以上の組レンズも適用可能である。 また円筒レンズ の代替として円筒面ミ ラーを用いても良い。

本発明における円筒レンズテレスコープ 1 のレンズ間距離 gをレ ンズ間隔調整機構 5 によって変更することで、 円筒レンズからの出 射ビームの収束または発散角は変化する。 この機構により楕円形ス ポッ 卜の長軸方向の長さ d c の調整が可能であるため、 鋼板上での 実効ビーム滞在時間 t s = d c Z V c を変更することが可能である 。 実効滞在時間 t s は鋼板の加熱 · 冷却特性に影響するため鋼板へ の歪付与量を調整可能である。 よって適度な歪みを導入することで ヒステリ シス損を抑制し、 渦電流損低減に磁気特性の向上にするこ とが可能である。

次に本発明の方向性電磁鋼板製造装置の別の実施の形態について 図 2及び図 4 を用いて説明する。 前記の実施の形態は鋼板が圧延方向 Lに一定速度で移動する際に 有効であるが、 実際の通板方向 （ L方向） の鋼板の移動速度 V 1 、 あるいは楕円形スポッ 卜の走査速度 V c は変動することがある。 本 実施の形態は、 楕円形ビーム長軸方向と走査方向との成す傾斜角 Θ s を固定せずに、 V I 、 V c の変動にあわせて動的に調節するため のものである。

本実施の形態では図 4 に示すように、 製造ライ ン設備の製造ライ ンの速度 V 1 値を、 例えば電磁鋼板 7の搬送用ロール 1 4の回転検 出器 1 0の製造ライ ン速度信号 a を基にして、 またビーム走査速度 V c値を回転ミ ラ一 2 の回転速度走査速度信号 bを基にして検出す る。 そして、 回転速度信号 a と回転速度信号 b とを入力と して計算 部 1 1 で式 （ 1 ) を用いて適切な傾斜角 0 s を算出する。 この傾斜 角 Θ s を目標値と して、 回転制御部 1 2からの制御信号 Cにより傾 斜角度調整機構 4の回転駆動部 1 3の動作を制御し、 回転支持部 1 5上のビーム成形部を回転させて楕円形ビームの長軸の方向を調節 する。 上記の計算部 1 1 、 回転制御部 1 2 をまとめて楕円傾斜角度 制御部 6 とする。 なお、 楕円傾斜角度制御部 6 は一つの筐体に収納 しても良いが、 分割しても良い。 実施例

レーザ照射を行った後の電磁鋼板の鉄損特性について、 本発明の 方法と装置を用いた場合と、 そうでない場合とで比較した実施例を 表 1 に示す。

本実施例における楕円ビーム集光スポッ 卜の形状は楕円長軸 d c - 1 . 0 m m、 短軸 d 1 = 0 . 0 5 m mである。 走査速度 V c = 3 0 m / s , 鋼板の圧延方向速度 V 1 = 1 . 5 m / s である。 レーザ パワーは 3 0 0 W、 照射線の圧延方向ピッチは 5 m mである。 表 1 において、 B 8は 8 0 O A の磁化力において発生する鋼 板の磁束密度である。 W 1 7ノ 5 0は交流励磁の周波数 5 0 H z 、 最大磁束密度 1. 7 Tにおける鉄損である。 比較例は本発明の方法 を適用せずに、 ビーム走査方向と楕円の長軸方向を一致させてレー ザ照射した場合の鉄損特性である。 また実施例は本発明に従い、 楕 円長軸と走査方向の成す角を 0 s = t a n— 1 ( V 1 / V c ) = 2 . 8 6 ° と した場合の鉄損特性である。 こ こで鉄損値 W 1 7 Z 5 0 とは 1. 7 T、 5 0 H z の交流磁界における最大鉄損値である。 ま た Β 8 とはレーザ照射前の素材において、 0. 8 A Zmの磁界を印 加した際に発生する磁束密度の大きさであり、 素材の結晶方位性を 示す指標である。 またこの値はレーザ照射後でほとんど変化しない 表 1 に示すように、 同等の素材に対して、 本発明を用いる方法で 、 より低い鉄損特性が得られた。 比較例では、 鋼板の感受する実効 的な照射ビーム幅は 0. 1 m mと本来のビーム幅の約 2倍となる。 一方、 本発明の場合の実効幅はほぼ 0. 0 5 m mとなる。 従って、 より細い歪みが得られる本発明の方がヒステリ シス損の増加が抑制 され、 低い鉄損が得られたものである。

表 1

産業上の利用可能性

方向性電磁鋼板の表面にレーザビームを照射して磁気特性を改善 する際、 本発明によれば、 鋼板を高速移動させても、 それに起因す る実効的なレーザ照射幅の増大が抑制されるため、 鋼板の圧延方向 ライ ン速度、 またはビームの集光形状によらず、 常に安定して磁気 特性の優れた方向性電磁鋼板が製造できるという、 産業上有用な効 果を有する。

Claims

1 . レーザビームを、 所定の速度で移動する方向性電磁鋼板上で 楕円形スポッ トに集光し、 集光した楕円形スポッ トを方向性電磁鋼 板の板幅方向に走査 · 照射して磁気特性を改善する方向性電磁鋼板 の製造方法において、

請

前記楕円形スポッ 卜の走査方向と楕円形スポッ 卜の長軸方向との 間に傾斜角 Θ s を設けてレーザビームを走査 · 照射することを特徴 とする磁気特性の優れた方向性電の磁鋼板の製造方法。

2 . 方向性電磁鋼板の製造ライ ン速度 V 1 と、 方向性電磁鋼板上 でのレーザビームの楕円形スポッ 卜の走査速度 V c に応じて、 方向 囲

性電磁鋼板上でのレーザ照射幅が小さ くなるように、 前記傾斜角 Θ s を調整することを特徴とする請求項 1 に記載の磁気特性の優れた 方向性電磁鋼板の製造方法。

3 . 前記速度 V 1 、 V c から前記傾斜角 Θ s を下記の式 （ 1 ) に 基づいて求め、 求められた 0 s値に基づいて前記楕円形スポッ トの 長軸方向を調整することを特徴とする請求項 2 に記載の磁気特性の 優れた方向性電磁鋼板の製造方法。

4 . 前記傾斜角 に応じて、 方向性電磁鋼板上でのレーザ照射 幅が小さ くなるように、 方向性電磁鋼板の製造ライ ン速度 V 1 また は方向性電磁鋼板上でのレーザビームの楕円形スポッ トの走査速度 V c を調整することを特徴とする請求項 1 に記載の磁気特性の優れ た方向性電磁鋼板の製造方法。

5 . 前記速度 V 1 および前記傾斜角 0 s から前記速度 V c を下記 の式 （ 2 ) に基づいて求め、 求められた V c値に基づいて前記楕円 形スポッ 卜の走査速度を調整することを特徴とする請求項 4 に記載 の磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法。

V c = V l / t a n S s ( 2 )

6. 前記速度 V cおよび前記傾斜角 Θ s から前記速度 V 1 を下記 の式 （ 3 ) に基づいて求め、 求められた V 1 値に基づいて製造ライ ン速度を調整することを特徴とする請求項 4 に記載の磁気特性の優 れた方向性電磁鋼板の製造方法。

V l = V c X t a n 9 s ( 3 )

7 . レーザビームを方向性電磁鋼板上で楕円形スポッ トに集光し 、 集光した楕円形スポッ トを方向性電磁鋼板の板幅方向に走査 ， 照 射して磁気特性を改善する方向性電磁鋼板の製造装置において、 レーザビームを楕円形に成形するための楕円ビーム成形部と、 前記楕円ビーム成形部から出射した楕円ビームを偏向 · 走査する ビーム走査部と、

前記ビーム走査部から出射した走査ビームを方向性電磁鋼板上で 楕円形スポッ 卜に集光するビーム集光部と、

前記楕円形スポッ 卜の長軸方向を、 楕円形スポッ 卜の走査方向に 対して傾斜角 Θ s で傾斜するように調整する楕円傾斜角度調整機構 とを備えることを特徴とする磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製 造装置。

8. 前記楕円ビーム成形部は、 母線方向が一致した 2枚の円筒レ ンズと、 前記楕円形スポッ トの長軸長さを変更するために前記 2枚 の円筒レンズの間隔を変更するレンズ間隔調整機構とからなる円筒 レンズテレスコニプを有することを特徴とする請求項 7 に記載の磁 気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造装置。

9. 前記楕円傾斜角度調整機構は、 前記円筒レンズテレスコープ をレーザビームの進行方向を回転軸としてその傾斜角度を変更可能 に支持する回転支持部と、 回転支持部を回転駆動する回転駆動部と を有するものであることを特徴とする請求項 8 に記載の磁気特性の 優れた方向性電磁鋼板の製造装置。

1 0 . レーザビームを方向性電磁鋼板上で楕円形スポッ トに集光 し、 集光した楕円形スポッ トを方向性電磁鋼板の板幅方向に走査 - 照射して磁気特性を改善する方向性電磁鋼板の製造装置において、 レーザビームを楕円形に成形するための楕円ビーム成形部と、 前記楕円ビーム成形部から出射した楕円ビームを偏向 ， 走査する ビーム走査部と、

前記ビーム走査部から出射した走査ビームを方向性電磁鋼板上で 楕円形スポッ 卜に集光するビーム集光部と、

前記楕円形スポッ 卜の長軸方向を、 楕円形スポッ 卜の走査方向に 対して傾斜角 Θ s で傾斜するように調整する楕円傾斜角度調整機構 と、

方向性電磁鋼板の製造ライン速度 V 1 と、 方向性電磁鋼板上での 楕円形スポッ トの走査速度 V c とに応じて、 楕円傾斜角度調整機構 を駆動制御して、 前記傾斜角 0 s を、 方向性電磁鋼板上でのレーザ 照射幅が小さ くなるような傾斜角に調整する楕円傾斜角度制御部と を備えることを特徴とする磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造 装置。

1 1 . 前記楕円傾斜角度制御部は、 前記 V 1 及び V c を入力信号 と し、 下記の式 （ 1 ) に基づいて傾斜角 0 s を計算して出力する計 算部と、 出力された傾斜角 S s に基づいて前記楕円傾斜角度調整機 構を駆動制御する駆動制御部を有することを特徴とする請求項 1 0 に記載の磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造装置。

0 s = t a n " ' ( V l / V c ) ( 1 ) 1 2 . 前記楕円ビーム成形部は、 母線方向が一致した 2枚の円筒 レンズと、 前記楕円形スポッ トの長軸長さを変更するために前記 2 枚の円筒レンズの間隔を変吏するレンズ間隔調整機構とからなる円 筒レンズテレスコープを有し、 前記楕円傾斜角度調整機構は、 前記 円筒レンズテレスコープをレーザビームの進行方向を回転軸と して その傾斜角度を変更可能に支持する回転支持部と、 回転支持部を回 転駆動する回転駆動部とを有し、 前記楕円傾斜角度制御部は、 楕円 傾斜角度調整機構の回転駆動部を駆動制御するものであることを特 徴とする請求項 1 0 または 1 1 に記載の磁気特性の優れた方向性電 磁鋼板の製造装置。