本發(fā)明涉及通過對變壓器的鐵芯等中所用的取向性電磁鋼板照射激光束而使磁疇細分化的激光加工裝置。
背景技術(shù)：
：取向性電磁鋼板具有相對于鋼板制造時的軋制方向容易被磁化的特征。因此，取向性電磁鋼板也被稱為單取向性電磁鋼板。取向性電磁鋼板可用作構(gòu)成變壓器、旋轉(zhuǎn)機等電氣設(shè)備的鐵芯的材料。在對取向性電磁鋼板進行磁化時，發(fā)生鐵損等能量損失。近年來，隨著地球溫暖化的發(fā)展，全世界都在尋求電氣設(shè)備的節(jié)能化。所以，可進一步降低取向性電磁鋼板的鐵損的技術(shù)是必要的。鐵損可分類為渦流損耗和磁滯損耗。渦流損耗可分類為經(jīng)典渦流損耗和反常渦流損耗。為降低經(jīng)典渦流損耗，已知有表面形成絕緣覆膜、且具有薄的板厚的取向性電磁鋼板。例如下述專利文獻1中，公開了具有形成于鋼板基體表面上的玻璃覆膜和形成于玻璃覆膜表面上的絕緣覆膜的取向性電磁鋼板。例如，下述專利文獻2及3中，公開了可抑制反常渦流損耗的激光磁疇控制法。在該激光磁疇控制法中，對形成有絕緣覆膜的取向性電磁鋼板的表面照射激光束，沿著取向性電磁鋼板的大致寬度方向(即與取向性電磁鋼板的軋制方向大致正交的方向)掃描激光束。其結(jié)果是，在取向性電磁鋼板的表面(即基體表面)，沿著軋制方向而周期性地形成多個殘余應(yīng)變，將取向性電磁鋼板的磁疇細分化。根據(jù)該激光磁疇控制法，通過掃描激光束，對取向性電磁鋼板的最表層施加相對于板厚方向具有強的溫度梯度的溫度經(jīng)歷。通過施加這樣的溫度經(jīng)歷，在取向性電磁鋼板的基體表面發(fā)生殘余應(yīng)變，因該殘余應(yīng)變而形成閉合磁疇。通過該閉合磁疇將180°磁疇壁間隔細分化，其結(jié)果是，可降低取向性電磁鋼板的反常渦流損耗。如上所述，通過形成于基體表面的閉合磁疇而使180°磁疇壁間隔細分化，其結(jié)果是，可降低反常渦流損耗。但是，形成于基體表面的閉合磁疇成為增加磁滯損耗的主要原因。所以，為了使包含渦流損耗及磁滯損耗的鐵損最小化，使閉合磁疇的寬度窄化是有效的。例如，專利文獻3中，公開了通過使用具有優(yōu)異的微小聚焦特性的TEM00模式的激光束在狹窄的區(qū)域形成強的應(yīng)變，得到窄的且具有充分的強度的閉合磁疇的方法?？墒牵诩す獯女牽刂品ㄖ械募す庹丈涔ば蛑校诓ＡЦ材ど闲纬山^緣覆膜，從該絕緣覆膜的上方照射激光束，進行磁疇控制。這里，因照射激光束導(dǎo)致的溫度上升，有時絕緣覆膜及玻璃覆膜產(chǎn)生瑕疵。這里，所謂瑕疵，為絕緣覆膜及玻璃覆膜的虧損剝離、鼓起、變質(zhì)、變色等覆膜損傷。在玻璃覆膜發(fā)生瑕疵的情況下，有鋼板基體向外部露出、發(fā)生生銹的顧慮。因此，在玻璃覆膜產(chǎn)生瑕疵的情況下，需要再次涂布絕緣覆膜，追加工序而導(dǎo)致制造成本上升。此外，在取向性電磁鋼板的制造中，因多次實施熱處理，因而在鋼板基體的軋制方向及寬度方向中，有時玻璃覆膜或絕緣覆膜的界面結(jié)構(gòu)及厚度產(chǎn)生偏差。因此，即使調(diào)整激光條件，有時也難以在整個鋼板基體中抑制玻璃覆膜中的瑕疵的發(fā)生?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2007-119821號公報專利文獻2：日本國特開昭59-33802號公報專利文獻3：國際公開2004/083465號專利文獻4：日本特開昭58-29592號公報專利文獻5：日本特開平2-52192號公報技術(shù)實現(xiàn)要素：發(fā)明要解決的問題可是，在以往的激光磁疇控制中，根據(jù)絕緣覆膜相對于所照射的激光束的波長是否透明，使得鋼板對激光束的吸收特性不同。在絕緣覆膜相對于激光束的波長為不透明時，激光束在絕緣覆膜內(nèi)被吸收。而且，得知在激光束的傳播中，產(chǎn)生激光束吸收的物質(zhì)內(nèi)的激光束的傳播距離(以下也稱為路徑長度)越長，吸收激光束的能量越增加。另外，在采用相對于絕緣覆膜為不透明的波長的激光束的激光磁疇控制時，有以下的問題。也就是說，為了高速且有效率地實施激光束的掃描，采用的是從取向性電磁鋼板的表面從一定高度的位置開始，沿著取向性電磁鋼板的寬度方向直線地掃描1束激光束的光學(xué)系統(tǒng)。在采用這樣的光學(xué)系統(tǒng)時，在激光掃描寬度的中央部，激光束相對于取向性電磁鋼板的表面垂直地入射。也就是說，在激光束的入射位置與激光掃描寬度的中央部一致時，相對于取向性電磁鋼板的表面正交的方向(法線方向)與激光束的傳播方向所形成的角度(激光束的入射角φ)為0°。另一方面，激光束的入射位置越靠近激光掃描寬度的端部，則激光束的入射角φ越大。在這樣的光學(xué)系統(tǒng)中，因激光束的入射位置從激光掃描寬度的中央部開始越靠近端部(激光束的入射角φ越大)，絕緣覆膜及玻璃覆膜內(nèi)的激光束的路徑長度越長，因此絕緣覆膜對激光束的吸收越高。所以，在激光掃描寬度的端部，與中央部相比對鋼板賦予了更多的能量，結(jié)果是玻璃覆膜發(fā)生瑕疵的風(fēng)險增大。為了解決上述問題，可考慮在激光掃描寬度的端部降低激光束的吸收率的方案。與此相對照，例如，如上述專利文獻4及5所公開的那樣，已知以往有將激光束(直線偏振光)的入射角固定在接近布留斯特角的角度(例如45°以上：參照專利文獻4的權(quán)利要求3及專利文獻5的權(quán)利要求1)，始終在使激光束的吸收率最大化的狀態(tài)下對處理對象物的表面照射激光束的技術(shù)，但是，在特定的照射位置積極地降低激光束的吸收率的技術(shù)在以往被認為是沒有必要的。本發(fā)明鑒于上述情況，目的是提供一種可抑制玻璃覆膜中的瑕疵發(fā)生的激光加工裝置。用于解決課題的手段本發(fā)明為了解決上述課題而實現(xiàn)上述目的，采用以下方法。(1)本發(fā)明的一個方案涉及的激光加工裝置是用于通過對取向性電磁鋼板聚焦激光束并在掃描方向掃描而使所述取向性電磁鋼板的磁疇細分化的激光加工裝置，其中，聚焦在所述取向性電磁鋼板上的激光束為直線偏振光；所述直線偏振光的指向與所述掃描方向所形成的角度為超過45°且90°以下。(2)在上述(1)所述的激光加工裝置中，所述激光束相對于所述取向性電磁鋼板的最大入射角φMAX滿足下述條件式(1)。1/cosφMAX≤1.19(1)(3)在上述(1)或(2)所述的激光加工裝置中，聚焦在所述取向性電磁鋼板上的激光束的波長也可以超過7μm。(4)上述(1)～(3)中任一項所述的激光加工裝置，也可以進一步具備射出激光束的激光振蕩器，所述激光振蕩器也可以是射出直線偏振光的CO2激光器。(5)在上述(1)～(4)中任一項所述的激光加工裝置中，聚焦在所述取向性電磁鋼板上的激光束的聚焦形狀為橢圓；所述橢圓的短軸方向也可以與所述掃描方向正交。發(fā)明效果根據(jù)上述方案，可抑制玻璃覆膜中瑕疵的發(fā)生。附圖說明圖1是本發(fā)明的一個實施方式涉及的取向性電磁鋼板10的剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的取向性電磁鋼板10的制造工序的一個例子的流程圖。圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的激光加工裝置100的構(gòu)成例子的示意圖。圖4是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的激光照射裝置106的構(gòu)成例子的示意圖。圖5是表示取向性電磁鋼板10上的激光束的聚焦形狀的圖示。圖6是表示激光束向取向性電磁鋼板10入射的狀態(tài)的示意圖。圖7A示出在激光掃描寬度L的中央部P1處入射在絕緣覆膜16中的激光束在絕緣覆膜16內(nèi)的路徑長度e1及在玻璃覆膜14內(nèi)的路徑長度e1’。圖7B示出在激光掃描寬度L的端部P2處入射在絕緣覆膜16中的激光束在絕緣覆膜16內(nèi)的路徑長度e2及在玻璃覆膜14內(nèi)的路徑長度e2’。圖8是表示直線偏振光的指向與激光束的掃描方向的關(guān)系的示意圖。圖9A是表示直線偏振光LB以入射角φ入射在取向性電磁鋼板10表面時的P偏振光的電場振動方向的圖示。圖9B是表示直線偏振光LB以入射角φ入射在取向性電磁鋼板10表面時的S偏振光的電場振動方向的圖示。圖10是表示基體12的上表面對激光束的P偏振光和S偏振光的吸收率的曲線圖。圖11是表示激光照射裝置106的變形例的圖示。具體實施方式以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式詳細地進行說明。再者，在本說明書及附圖中，對于實質(zhì)上具有同一功能構(gòu)成的構(gòu)成要素，附加同一符號，并將重復(fù)說明省略。＜取向性電磁鋼板的概要＞取向性電磁鋼板是鋼板的晶粒的易磁化軸(體心立方晶的＜100＞方向)大致聚齊在制造工序中的軋制方向的電磁鋼板。在上述這樣的取向性電磁鋼板中，軋制方向和磁化方向一致的多個磁疇以被磁疇壁隔開的狀態(tài)排列。這樣的取向性電磁鋼板因容易在軋制方向磁化而適合作為磁力線的方向大致固定的變壓器的鐵芯材料。變壓器用的鐵心(鐵芯)大致分為卷繞鐵心和疊層鐵心。在卷繞鐵心的制造工序中，在一邊對鋼板施加卷繞變形一邊組裝成鐵心形狀后，為了將由其機械變形導(dǎo)入的應(yīng)變除去而進行退火。但是，在該退火過程中，由于如上述那樣也將由激光照射導(dǎo)入的應(yīng)變除去，所以磁疇的細分化效果消失。另一方面，在疊層鐵心的制造工序中，不需要上述那樣的用于除去應(yīng)變的退火工序。所以，本實施方式涉及的取向性電磁鋼板特別適合作為疊層鐵心的材料。圖1是本實施方式涉及的取向性電磁鋼板10的剖視圖。如圖1所示的那樣，取向性電磁鋼板10具有鋼板本體(基體)12、形成于鋼板本體12兩面上的玻璃覆膜14、形成于玻璃覆膜14上的絕緣覆膜16。鋼板本體12由含有Si的鐵合金構(gòu)成。關(guān)于鋼板本體12的組成，作為一個例子，含有Si：2.5質(zhì)量％以上且4.0質(zhì)量％以下、C：0.02質(zhì)量％以上且0.10質(zhì)量％以下、Mn：0.05質(zhì)量％以上且0.20質(zhì)量％以下、酸可溶性Al：0.020質(zhì)量％以上且0.040質(zhì)量％以下、N：0.002質(zhì)量％以上且0.012質(zhì)量％以下、S：0.001質(zhì)量％以上且0.010質(zhì)量％以下、P：0.01質(zhì)量％以上且0.04質(zhì)量％以下，剩余部分為鐵及不可避免的雜質(zhì)。鋼板本體12的厚度例如為0.1mm以上且0.4mm以下。玻璃覆膜14例如由被稱為鎂橄欖石(Mg2SiO4)、尖晶石(MgAl2O4)及堇青石(Mg2Al4Si5O16)的復(fù)合氧化物構(gòu)成。玻璃覆膜14的厚度例如為1μm。絕緣覆膜16例如由以膠態(tài)二氧化硅和磷酸鹽(磷酸鎂、磷酸鋁等)為主體的涂覆液或?qū)⒀趸X溶膠和硼酸混合而成的涂覆液構(gòu)成。絕緣覆膜16的厚度例如為2μm以上且3μm以下。在上述構(gòu)成的取向性電磁鋼板10中，通過從絕緣覆膜16的上方照射激光束，對與軋制方向大致正交的線狀區(qū)域賦予殘余應(yīng)變。賦予了殘余應(yīng)變的線狀區(qū)域在軋制方向按規(guī)定的周期形成，在由兩個線狀區(qū)域夾著朝軋制方向磁化的區(qū)域中，使與軋制方向大致正交的方向的磁疇寬度細分化。＜取向性電磁鋼板的制造方法＞參照圖2對本實施方式涉及的取向性電磁鋼板10的制造方法進行說明。圖2是表示本實施方式涉及的取向性電磁鋼板10的制造工序的一個例子的流程圖。取向性電磁鋼板10的制造工序如圖2所示，包含鑄造工序S2、熱軋工序S4、退火工序S6、冷軋工序S8、脫碳退火工序S10、退火分離劑涂布工序S12、最終成品退火工序S14、絕緣覆膜形成工序S16、激光照射工序S18。在鑄造工序S2中，將調(diào)整到規(guī)定組成的鋼水供給連續(xù)鑄造機，連續(xù)地形成鑄錠。在熱軋工序S4中，在將鑄錠加熱到規(guī)定溫度(例如1150～1400℃)后進行熱軋。由此，形成規(guī)定厚度(例如1.8～3.5mm)的熱軋材。在退火工序S6中，對熱軋材，例如按加熱溫度為750～1200℃、加熱時間為30秒～10分鐘的條件進行熱處理。在冷軋工序S8中，在將熱軋材的表面酸洗后進行冷軋。由此，形成規(guī)定厚度(例如0.1～0.4mm)的冷軋材。在脫碳退火工序S10中，對冷軋材，例如按加熱溫度為700～900℃、加熱時間為1～3分鐘的條件進行熱處理，形成鋼板本體12。在鋼板本體12的表面，形成以二氧化硅(SiO2)為主體的氧化物層。在退火分離劑涂布工序S12中，在鋼板本體12的氧化物層上涂布以氧化鎂(MgO)為主體的退火分離劑。在最終成品退火工序S14中，將涂布了退火分離劑的鋼板本體12以卷取成卷狀的狀態(tài)插入批次(batch)式加熱爐內(nèi)進行熱處理。熱處理條件例如是加熱溫度為1100～1300℃，加熱時間為20～24小時。此時，鋼板本體12的傳送方向(軋制方向)與易磁化軸一致的所謂高斯晶粒優(yōu)先地結(jié)晶生長。其結(jié)果是，可得到成品退火后的晶體定向性(晶體取向性)高的取向性電磁鋼板。此外，通過最終成品退火工序S14，氧化物層與退火分離劑反應(yīng)，在鋼板本體12的表面形成由鎂橄欖石(Mg2SiO4)構(gòu)成的玻璃覆膜14。在絕緣覆膜形成工序S16中，將卷取成卷狀的鋼板本體12解卷，伸展成板狀傳送。然后，在形成于鋼板本體12的兩面的玻璃覆膜14上涂布絕緣劑，進行燒結(jié)，形成絕緣覆膜16。將形成有絕緣覆膜16的鋼板本體12卷取成卷狀。在激光照射工序S18中，將卷取成卷狀的鋼板本體12解卷，伸展成板狀傳送。然后，通過后述的激光照射裝置，朝鋼板本體12的一面聚焦并照射激光束，在向軋制方向(傳送方向)傳送的電磁鋼板的大致寬度方向進行掃描。由此，在鋼板本體12的表面，在軋制方向上按規(guī)定間隔形成與軋制方向大致正交的線狀的應(yīng)變。再者，該激光束的聚焦、掃描也可以從鋼板本體12的表面及背面兩方面進行。此外，如上述那樣，說明了將形成有絕緣覆膜16的鋼板本體12卷取成卷狀后傳送給激光照射工序S18，但也可在形成絕緣覆膜后立刻進行激光照射，然后卷取成卷狀。通過以上那樣的制造工序，可制造在鋼板本體12的表面形成有玻璃覆膜14及絕緣覆膜16、通過激光照射進行了磁疇控制的取向性電磁鋼板10。＜激光加工裝置的構(gòu)成＞參照圖3及圖4，對通過向取向性電磁鋼板10照射激光束而賦予殘余應(yīng)變的激光加工裝置100的構(gòu)成例子進行說明。圖3是表示本實施方式涉及的激光加工裝置100的構(gòu)成例子的示意圖。圖4是表示一個激光照射裝置106的構(gòu)成例子的示意圖。激光加工裝置100從向軋制方向以固定速度傳送的取向性電磁鋼板10的絕緣覆膜16的上方照射激光束，賦予與軋制方向大致正交的線狀的應(yīng)變。激光加工裝置100如圖3所示的那樣，分別多個地具有激光振蕩器102、激光束傳送路104、激光照射裝置106。圖3中，示出3個激光振蕩器102、激光束傳送路104及激光照射裝置106，但各自的構(gòu)成相同。激光振蕩器102例如射出100W以上的高功率的激光束。此外，如后述的那樣，作為激光振蕩器102，優(yōu)選使用射出波長超過7μm的激光束的振蕩器。作為激光振蕩器102，可使用例如激光束的波長為10.6μm的CO2激光器。此外，在本實施方式中，激光振蕩器102射出具有規(guī)定的偏振光的指向的直線偏振光的激光束。再者，關(guān)于采用直線偏振光的激光束的理由，如后述。激光振蕩器102可以是連續(xù)波激光器，也可以是脈沖激光器。另外，作為本發(fā)明中的直線偏振光激光，理想的是使用具有只在一個方向振動的電場成分(直線偏振光成分)的激光光，但嚴(yán)格地講，與該直線偏振光成分正交的電場成分(正交成分)也極少地存在。直線偏振光成分的能量與正交成分的能量的比依賴于上述偏振光分光器124的性能及激光振蕩器102的性能。在將直線偏振光成分的能量設(shè)定為PW1、將其正交成分的能量設(shè)定為PW2時，在將(PW1/(PW1+PW2))定義為偏振度時，本發(fā)明中的直線偏振光具有0.9以上且低于1.0的偏振度。也就是說，在采用具有0.9以上且低于1.0(90％以上且低于100％)的偏振度的直線偏振光激光器時，得到了后述的實施例的結(jié)果。再者，通過采用正交棱鏡等分離直線偏振光，能夠解析出直線偏振光成分的比例。激光照射裝置106將從激光振蕩器102通過激光束傳送路104傳送的激光束聚焦在取向性電磁鋼板10，使其在與軋制方向大致正交的方向上掃描。一個激光照射裝置106能夠使激光束掃描的寬度有時也小于取向性電磁鋼板10的板寬，但通過如圖3所示的那樣將激光照射裝置106在板寬方向排列多個，能夠遍及取向性電磁鋼板10的整個板寬地掃描激光束。激光照射裝置106如圖4所示的那樣，具有λ/2板125、金屬反射鏡126、多面反射鏡128、拋物面反射鏡130。插入λ/2板125，通過變更其旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)整直線偏振光的指向。再者，在鋼板表面上的直線偏振光的指向朝向后述的規(guī)定方向時，可將λ/2板125省略。此外，作為使直線偏振光的指向變化的元件，也可取代λ/2板125而使用法拉第旋轉(zhuǎn)器等。再者，上述中對從激光振蕩器102射出的激光束為直線偏振光的方式進行了說明，但從激光振蕩器102射出的激光束也不一定必須是直線偏振光。在從激光振蕩器102射出的激光束為無偏振光的情況下，只要在λ/2板125前面設(shè)置偏振光分光器而形成直線偏振光即可。如果可使該偏振光分光器圍繞激光束的中心軸旋轉(zhuǎn)，則即使不設(shè)置λ/2板125，也能夠?qū)摪迕嫔系闹本€偏振光的指向調(diào)整到規(guī)定方向。像以上那樣，能夠使直線偏振光的激光束入射在金屬反射鏡126。再者，關(guān)于將激光束形成直線偏振光的理由，如后述。金屬反射鏡126是用于對入射的激光束的取向性電磁鋼板10的板寬方向(參照圖5)的光束直徑進行縮徑、調(diào)整的反射鏡。作為金屬反射鏡126，可使用例如在1軸方向具有曲率的圓柱反射鏡或拋物面反射鏡。被金屬反射鏡126反射的激光束入射在以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的多面反射鏡128上。多面反射鏡128為可旋轉(zhuǎn)的多面體，通過旋轉(zhuǎn)使激光束在取向性電磁鋼板10的板寬方向掃描。在激光束入射在多面反射鏡128的多面體的某一面的期間，隨著該面的旋轉(zhuǎn)，激光束在取向性電磁鋼板10上的沿著板寬方向的1條線狀的區(qū)域進行掃描，對該線狀的區(qū)域賦予殘余應(yīng)變。隨著多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)，該激光束的掃描重復(fù)進行，同時向軋制方向傳送取向性電磁鋼板10，其結(jié)果是可在取向性電磁鋼板10上在軋制方向周期性地形成具有線狀的殘余應(yīng)變的區(qū)域。再者，線狀區(qū)域的軋制方向的周期可通過取向性電磁鋼板10的傳送速度和多面反射鏡128的旋轉(zhuǎn)速度進行調(diào)整。拋物面反射鏡130是用于對被多面反射鏡128反射的激光束的軋制方向的光束直徑進行縮徑及調(diào)整的反射鏡。被拋物面反射鏡130反射的激光束聚焦在取向性電磁鋼板10的表面。圖5是表示取向性電磁鋼板10上的激光束的聚焦形狀的圖。在本實施方式中，激光束的聚焦形狀如圖5所示的那樣為橢圓。該橢圓的長軸方向與激光束的掃描方向平行，橢圓的短軸方向與掃描方向正交。換句話來講，橢圓的短軸方向與軋制方向平行。通過如此使激光束的聚焦形狀形成橢圓，使激光束相對于取向性電磁鋼板10的某一點的照射時間延長。其結(jié)果是，能夠直到取向性電磁鋼板10內(nèi)部的深的位置為止使溫度上升，所以對于降低鐵損是有效的。再者，通過金屬反射鏡126對板寬方向的光束直徑進行縮徑，并且通過拋物面反射鏡130對軋制方向的光束直徑進行縮徑，從而使激光束的聚焦形狀成為橢圓。此外，如果將激光束的聚焦形狀形成為橢圓，則與聚焦形狀為正圓時相比，因激光束的聚焦面積擴大而使能量密度降低。其結(jié)果是，能夠防止取向性電磁鋼板10的表面附近的相對于板厚方向的溫度梯度變得急劇，所以對于抑制玻璃覆膜14中發(fā)生瑕疵是有效的。再者，在上述的說明中，例示了取向性電磁鋼板10上的激光束的聚焦形狀為橢圓的情況，但本發(fā)明并不限定于此。例如，激光束的聚焦形狀也可以為正圓。此外，在本實施方式中，優(yōu)選以使軋制方向的光束直徑(包含86％的積分強度的寬度)達到200μm以下的方式設(shè)定激光束的強度分布。由此，可進一步抑制導(dǎo)熱向軋制方向的擴展并形成窄的閉合磁疇，由此能夠顯著地降低鐵損。另外，為了確實地降低鐵損，更優(yōu)選將上述光束直徑規(guī)定為120μm以下。＜關(guān)于激光束在激光掃描寬度中的入射狀態(tài)＞在激光照射裝置106對取向性電磁鋼板10的表面遍及規(guī)定的激光掃描寬度地掃描激光束時，在激光掃描寬度的中央部和端部，激光束相對于取向性電磁鋼板10表面的入射狀態(tài)不同。圖6是表示激光束向取向性電磁鋼板10入射的狀態(tài)的示意圖。在一個激光照射裝置106在掃描方向上對規(guī)定的激光掃描寬度L掃描激光束時，如圖6所示的那樣，激光掃描寬度L的中央部P1中的激光束的入射狀態(tài)與激光掃描寬度L的端部P2、P3中的激光束的入射狀態(tài)不同。具體地講，在激光掃描寬度L的中央部P1中，被激光照射裝置106的拋物面反射鏡130反射的激光束垂直地入射在取向性電磁鋼板10表面(絕緣覆膜16)上。另一方面，在激光掃描寬度L的兩端部P2、P3中，激光束傾斜地入射在取向性電磁鋼板10表面上(相對于表面的法線方向以入射角φ入射)。也就是說，在激光束的入射位置與激光掃描寬度L的中央部P1一致時，相對于取向性電磁鋼板10的表面正交的方向(法線方向)與激光束的傳播方向所形成的角度(激光束的入射角φ)為0°。另一方面，激光束的入射位置越靠近激光掃描寬度L的端部P2或P3，激光束的入射角φ越大。圖7A及圖7B是表示絕緣覆膜16中的激光束的路徑長度的示意圖。圖7A示出在激光掃描寬度L的中央部P1處入射在絕緣覆膜16中的激光束在絕緣覆膜16內(nèi)的路徑長度e1及在玻璃覆膜14內(nèi)的路徑長度e1’。圖7B是表示在激光掃描寬度L的端部P2處入射在絕緣覆膜16中的激光束在絕緣覆膜16內(nèi)的路徑長度e2及在玻璃覆膜14內(nèi)的路徑長度e2’。在激光掃描寬度L的端部P3處入射在絕緣覆膜16中的激光束的路徑長度與圖7B相同。激光束在絕緣覆膜16的內(nèi)部及玻璃覆膜14的內(nèi)部的透射率可根據(jù)熟知的朗伯培爾的法則用exp(－αL)表示。這里，α為吸收系數(shù)，L為路徑長度。路徑長度L越長則透射率越小。也就是說，路徑長度L越長，絕緣覆膜16的內(nèi)部及玻璃覆膜14的內(nèi)部所吸收的激光束的能量越大。從圖7A及圖7B弄清楚，因路徑長度e2(e2’)大于路徑長度e1(e1’)，因而在激光掃描寬度L的端部P2(P3)中，絕緣覆膜16(玻璃覆膜14)對激光束的吸收率提高。其結(jié)果是，在激光掃描寬度L的端部P2(P3)中，與中央部P1相比，可對取向性電磁鋼板10賦予更多的能量，因此，溫度過高地上升，在絕緣覆膜16及玻璃覆膜14中容易發(fā)生瑕疵。在本實施方式中，為了解決上述問題而將聚焦在取向性電磁鋼板10的表面(絕緣覆膜16)上的激光束規(guī)定為直線偏振光，同時如圖8所示的那樣，將直線偏振光的指向與激光束的掃描方向所形成的角度θ設(shè)定在超過45°且90°以下。再者，圖8是表示激光束的入射角φ為0°時的直線偏振光的指向與激光束的掃描方向的關(guān)系的示意圖。再者，只要激光束的掃描方向與直線偏振光的指向所形成的角度θ為超過45°且90°以下，則直線偏振光的指向與激光束的掃描方向的關(guān)系相對于圖8也可以是線對稱的關(guān)系。在如本實施方式那樣將角度θ設(shè)定為超過45°且90°以下的情況下，如后述那樣，能夠使激光掃描寬度L的端部P2、P3中的激光束的吸收率降低，因此在激光掃描寬度L的端部P2、P3中，即使激光束的路徑長度延長，也能抑制被絕緣覆膜16吸收的能量的增加。其結(jié)果是，在激光掃描寬度L的端部P2、P3中，能夠抑制玻璃覆膜14的瑕疵的發(fā)生。＜關(guān)于直線偏振光和吸收率的關(guān)系＞這里，對通過直線偏振光的指向與激光束的掃描方向所形成的角度θ來使激光束的吸收率下降的原理進行說明。入射在取向性電磁鋼板10上的激光束的一部分被絕緣覆膜16反射，剩余部分向絕緣覆膜16入射。入射在絕緣覆膜16中的激光束在絕緣覆膜16內(nèi)部被吸收一部分，然后到達玻璃覆膜14的上表面，在這里被反射一部分，剩余部分向玻璃覆膜14入射。入射在玻璃覆膜14中的激光束在玻璃覆膜14內(nèi)部被吸收一部分，然后到達鋼板本體(以下也稱為基體)12的上表面，其一部分在鋼板本體12的表面被吸收。于是，傳遞給取向性電磁鋼板10的激光束的能量如上所述，被絕緣覆膜16等吸收的激光束的吸收率左右。如果絕緣覆膜16等中的激光束的吸收率提高，則傳遞給取向性電磁鋼板10的激光束的能量也提高?？墒?，直線偏振光通常包含P偏振光(也稱為P波)和S偏振光(也稱為S波)。已知P偏振光的吸收率和S偏振光的吸收率不同。因此，與P偏振光和S偏振光被絕緣覆膜16等吸收的比例相應(yīng)地，傳遞給取向性電磁鋼板10的激光束的能量也發(fā)生變化。圖9A示出直線偏振光LB以入射角φ入射在取向性電磁鋼板10的表面時的P偏振光的電場振動方向。圖9B示出直線偏振光LB以入射角φ入射在取向性電磁鋼板10的表面時的S偏振光的電場振動方向。如圖9A及圖9B所示的那樣，在直線偏振光LB以入射角φ入射在取向性電磁鋼板10表面時，P偏振光的電場振動方向和S偏振光的電場振動方向不同。具體地講，在掃描直線偏振光時，P偏振光的電場沿圖9A所示的雙線箭頭方向振動，S偏振光的電場如圖9B所示的那樣沿與紙面正交的方向振動。圖10是表示激光束的P偏振光和S偏振光在基體12的上表面的吸收率的曲線圖。如圖10所示的那樣，P偏振光的吸收率大于S偏振光的吸收率。而且，隨著激光束(直線偏振光)的入射角φ增大，P偏振光的吸收率增加，S偏振光的吸收率減小。圖10示出相對于從取向性電磁鋼板10上除去絕緣覆膜16和玻璃覆膜14而殘留的基體12的上表面的吸收率，但在絕緣覆膜16上表面的吸收率和玻璃覆膜14上表面的吸收率都示出與圖10相同的傾向。在直線偏振光的指向與掃描方向所形成的角度θ為0°的情況下，對入射面(取向性電磁鋼板10的表面)只入射P偏振光。在角度θ為45°的情況下，對入射面各入射一半P偏振光和S偏振光。在角度θ為90°的情況下，對入射面只入射S偏振光。所以，在角度θ為0°以上且低于45°的情況下，在P偏振光和S偏振光中，P偏振光的影響為主導(dǎo)性的，隨著入射角φ的增大，激光束的吸收率提高。另一方面，在角度θ未超過45°且90°以下的情況下，S偏振光的影響為主導(dǎo)性的，隨著入射角φ的增大，激光束的吸收率減小。在本實施方式中，為了使激光照射裝置106的激光掃描寬度L的端部P2、P3中的激光束的吸收率降低，將直線偏振光的指向與激光束的掃描方向所形成的角度θ設(shè)定在超過45°且90°以下。由此，在P偏振光和S偏振光中，S偏振光的影響為主導(dǎo)性的。所以，在激光掃描寬度L的端部P2、P3中，即使絕緣覆膜16及玻璃覆膜14的激光束的路徑長度延長，也能夠使激光束在絕緣覆膜16及玻璃覆膜14中的吸收降低。其結(jié)果是，能夠抑制絕緣覆膜16等中的溫度上升，因此能夠降低激光掃描寬度L的端部P2、P3中的玻璃覆膜14的瑕疵的發(fā)生。特別是，在將直線偏振光的指向與激光束的掃描方向所形成的角度θ設(shè)定在70°以上且90°以下的情況下，S偏振光的影響更是主導(dǎo)性的，由于激光束在絕緣覆膜16及玻璃覆膜14中的吸收更加降低，所以能夠進一步降低激光掃描寬度L的端部P2、P3中的玻璃覆膜14的瑕疵的發(fā)生。此外，在本實施方式中，進一步優(yōu)選掃描的激光束的波長超過7μm。在激光束的波長超過7μm的情況下，絕緣覆膜16相對于激光束是不透明的，激光束容易被絕緣覆膜16及玻璃覆膜14吸收。因此，在對取向性電磁鋼板10聚焦、掃描上述范圍的波長的激光束的情況下，在傾斜入射激光束時，在激光掃描寬度L的端部P2、P3中絕緣覆膜16及玻璃覆膜14容易吸收大量的能量。在這樣的狀況下，通過如上所述將角度θ設(shè)定在超過45°且90°以下，因在激光掃描寬度L的端部P2、P3中激光束在絕緣覆膜16及玻璃覆膜14各自的上表面處的反射增加，吸收減少，因此使得向絕緣覆膜16及玻璃覆膜14各自的內(nèi)部入射的能量減少。其結(jié)果是，能夠使激光束的被絕緣覆膜16及玻璃覆膜14各自的內(nèi)部吸收的能量降低，所以能進一步發(fā)揮本實施方式的有效性。此外，本申請發(fā)明者發(fā)現(xiàn)：如果路徑長度相對于激光束的入射角φ為0°時的路徑長度(圖7A的e1+e1’，以下稱為基準(zhǔn)路徑長度)的擴大率超過19％，則即使如上所述將直線偏振光的指向與掃描方向所形成的角θ設(shè)定在超過45°且90°以下，也不能充分降低激光掃描寬度L的端部P2、P3中的激光束的吸收率(換句話來講，在激光掃描寬度L的端部P2、P3中，玻璃覆膜14變得容易發(fā)生瑕疵)。認為這是因為，如果路徑長度相對于基準(zhǔn)路徑長度的擴大率超過19％，則不能以激光束(直線偏振光)的吸收率的降低量來補償起因于路徑長度的擴大的吸收能量的增加量。因此，為了在整個激光掃描寬度L確實防止玻璃覆膜14發(fā)生瑕疵，優(yōu)選基于以下的條件式(1)設(shè)定激光束的最大入射角φMAX。1/cosφMAX≤1.19(1)在上述條件式(1)中，左邊表示路徑長度(最大入射角φMAX時的路徑長度)相對于基準(zhǔn)路徑長度的擴大率。所以，根據(jù)上述條件式(1)，能夠得到相對于基準(zhǔn)路徑長度的擴大率不超過19％的最大入射角φMAX。由上述條件式(1)得知，優(yōu)選最大入射角φMAX為33°以下。例如，在使用圖4所示的多面反射鏡128的激光照射裝置106中，如果假設(shè)多面反射鏡128的面數(shù)為N，則激光束的最大入射角φMAX能表示為360°/N。所以，在圖4所示的激光照射裝置106中，N優(yōu)選為11以上。此外，如圖11所示的那樣，也可以替代多面反射鏡128而使用電流反射鏡(galvanomirror)140。該電流反射鏡140由驅(qū)動電機141驅(qū)動而沿圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。通過電流反射鏡140旋轉(zhuǎn)，激光束沿著取向性電磁鋼板10的板寬方向(掃描方向)進行掃描。根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過控制電流反射鏡140的旋轉(zhuǎn)角度，可控制激光束的入射角φ。所以，通過使用電流反射鏡140，還容易將激光束的最大入射角φMAX設(shè)定在適當(dāng)?shù)闹?。再者，在上述實施方式中，激光振蕩?02射出直線偏振光的激光束，但本發(fā)明并不限定于此。例如，也可以是激光振蕩器102射出無偏振光的激光束，在金屬反射鏡126的跟前設(shè)置使無偏振光的激光束成為具有規(guī)定的偏振光指向的直線偏振光的偏振光分光器等起偏器。此外，通過調(diào)整上述偏振光分光器的激光束的圍繞中心軸的旋轉(zhuǎn)角度，也可以調(diào)整上述的角度θ的大小。＜關(guān)于磁疇的細分化和玻璃覆膜的瑕疵＞可是，在軋制方向施加了磁場的取向性電磁鋼板10如前所述，具有將軋制方向與磁化方向大致一致的多個磁疇排列而成的結(jié)構(gòu)。這里，為了謀求進一步降低取向性電磁鋼板10的鐵損，通過照射激光束使磁疇細分化(使磁疇變窄)是有效的。特別是，通過對取向性電磁鋼板10的最表層附近的沿著軋制方向存在的極窄寬度的區(qū)域的板厚方向施加大的溫度梯度，從而得到窄的且具有充分的強度的閉合磁疇是有效的。另一方面，如果提高相對于板厚方向的溫度梯度，則取向性電磁鋼板10的表面的溫度上升。而且，有時因溫度上升而使絕緣覆膜16或玻璃覆膜14產(chǎn)生虧損剝離等瑕疵。特別是在玻璃覆膜14上發(fā)生瑕疵的情況下，鋼板本體12向外部露出，有生銹的顧慮。因此，有必要一邊降低取向性電磁鋼板10的鐵損，一邊防止玻璃覆膜14發(fā)生瑕疵。根據(jù)本實施方式，不僅能夠遍及整個激光掃描寬度L抑制發(fā)生瑕疵，而且還可得到降低鐵損的效果。也就是說，在采用無偏振光的激光束的以往的激光磁疇控制法中，如上所述，在激光掃描寬度L的端部P2、P3中，因路徑長度的擴大而使激光束能量的吸收增加，所以在絕緣覆膜16或玻璃覆膜14中容易發(fā)生瑕疵。為了對其進行補償，只要降低激光束能量即可，但這樣一來雖能夠降低端部P2、P3處的瑕疵發(fā)生，但其反面是在激光掃描寬度L的中央部P2中激光束的能量減小，有降低鐵損的效果低的問題。另一方面，在本實施方式中，如上所述為了降低激光掃描寬度L的端部P2、P3中的激光束的吸收，在取向性電磁鋼板10上掃描包含隨著入射角φ的增大而吸收率減小的S偏振光的直線偏振光。這里，在激光掃描寬度L的中央部P1中，直線偏振光相對于取向性電磁鋼板10表面垂直地入射(圖6、圖9所示的入射角φ小)，因而在中央部P1中，P偏振光和S偏振光的吸收率大致相同(參照圖10)。因為構(gòu)成無偏振光狀態(tài)的P偏振光和S偏振光的吸收率沒有差別，因此因形成S偏振光而導(dǎo)致的吸收率的降低也幾乎沒有。因此，根據(jù)本實施方式的激光加工裝置100，能夠不使在激光掃描寬度L的中央部P1中傳遞給取向性電磁鋼板10的激光束的能量降低，而只降低在端部P2、P3中吸收的激光束的能量。所以，能夠?qū)崿F(xiàn)遍及整個激光掃描寬度L地降低鐵損和抑制瑕疵發(fā)生。再者，在上述實施方式中，作為射出波長超過7μm的激光束的激光振蕩器102，例示了CO2激光器，但本發(fā)明并不限定于此。例如，作為射出波長超過7μm的激光束的激光振蕩器，也可以采用纖維激光器、拉曼纖維激光器、量子級聯(lián)激光器等。在以上的實施方式中，對于如圖1所示的那樣對由基體12、玻璃覆膜14、絕緣覆膜16這3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的取向性電磁鋼板10照射激光束的例子進行了說明，但對于沒有玻璃覆膜14，將基體12和絕緣覆膜16這兩層作為基本結(jié)構(gòu)的鋼板來說，本實施方式的激光加工裝置100也能發(fā)揮在激光掃描寬度L的端部P2、P3處降低絕緣覆膜16的瑕疵發(fā)生的效果。這是因為即使沒有玻璃覆膜14，通過將激光束形成為直線偏振光，且將角度θ設(shè)定在上述范圍，也能夠在激光掃描寬度L的端部P2、P3中降低激光束在絕緣覆膜16中的吸收。作為沒有玻璃覆膜14的取向性電磁鋼板，已知有因基體表面的凹凸小接近鏡面而具有超低鐵損特性的取向性電磁鋼板。在這樣的具有超低鐵損特性的取向性電磁鋼板中，為了防止發(fā)生起因于基體12的露出而導(dǎo)致的生銹，要點是在激光束的照射中在絕緣覆膜16不發(fā)生瑕疵。本實施方式的激光加工裝置100如上所述，對于降低該瑕疵發(fā)生是有效果的。＜實施例＞為了確認上述的本實施方式涉及的實施例的有效性，對本實施例及比較例涉及的確認試驗例進行說明。首先，準(zhǔn)備組成為Si：3.0質(zhì)量％、C：0.05質(zhì)量％、Mn：0.1質(zhì)量％、酸可溶性Al：0.02質(zhì)量％、N：0.01質(zhì)量％、S：0.01質(zhì)量％、P：0.02質(zhì)量％、剩余部分為鐵及不可避雜質(zhì)的板坯。在1280℃對該板坯實施熱軋，制成厚度為2.3mm的熱軋材。接著，對熱軋材按照1000℃×1分鐘的條件進行熱處理。在熱處理后實施了酸洗處理然后實施冷軋，制成厚度為0.23mm的冷軋材。對該冷軋材，按800℃×2分鐘的條件實施脫碳退火。接著，對脫碳退火后的冷軋材的兩面，涂布以氧化鎂為主成分的退火分離材。然后，將涂布了退火分離材的冷軋材以卷取成卷狀的狀態(tài)裝入批次式加熱爐中，按1200℃×20小時的條件實施成品退火。由此，制成表面形成有玻璃覆膜的鋼板基體(鋼板本體)。接著，在玻璃覆膜上涂布由磷酸鋁構(gòu)成的絕緣材，進行燒結(jié)(850℃×1分鐘)，形成絕緣覆膜。然后，對形成了絕緣覆膜及玻璃覆膜的鋼板基體照射激光束，對鋼板基體表面賦予應(yīng)變。作為激光照射裝置，使用圖4所示的激光照射裝置106，作為激光振蕩器102，使用CO2激光器。在本實施例1～4及比較例1中，相對于從激光振蕩器102射出的直線偏振光的激光束，通過使在光路中設(shè)在激光振蕩器102與金屬反光鏡126之間的λ/2板125旋轉(zhuǎn)，一邊變更直線偏振光的指向與掃描方向所形成的角度θ，一邊在取向性電磁鋼板10上聚焦并掃描激光束。在比較例2中，替代λ/2板125而設(shè)置λ/4板，在將激光束設(shè)定為圓偏振光的條件下，在取向性電磁鋼板10上聚焦并掃描激光束。該圓偏振光含有各50％的P偏振光和S偏振光。再者，本實施例及比較例中，作為到達取向性電磁鋼板10上的激光束的照射條件，都將激光束的能量設(shè)定為2kW、將掃描方向的光束直徑設(shè)定為4mm、將軋制方向的光束直徑設(shè)定為0.15mm、將激光束的激光掃描寬度設(shè)定為500mm。最大入射角φMAX為24°。此外，通過濕潤試驗對起因于玻璃覆膜14上發(fā)生的瑕疵的生銹進行了判定。濕潤試驗按照JISK2246-5.34進行，將試驗條件設(shè)定為溫度50℃、濕度98％、試驗時間72小時。然后，目視確認激光照射部的生銹的有無。關(guān)于各條件，將鋼板的寬度方向長度為100mm、鋼板的軋制方向長度為500mm的尺寸的四方片切下10片，按發(fā)生生銹的片數(shù)進行評價。試驗結(jié)果見下述表1。在各50％地含有P偏振光和S偏振光的比較例1(直線偏振光，θ＝45°)及采用圓偏振光的激光束的比較例2中，在激光掃描寬度的端部中生銹顯著。另一方面，在本實施例1～4中，通過采用直線偏振光的激光束，同時將直線偏振光的指向與掃描方向所形成的角度θ設(shè)定在超過45°且90°以下，可顯著地降低激光掃描寬度的端部中的生銹。特別是，通過將角度θ設(shè)定在70°以上且90°以下，能夠完全防止生銹。再者，在角度θ為60°時，在激光掃描寬度的端部未確認生銹，但在玻璃覆膜14中局部地發(fā)現(xiàn)瑕疵。用光學(xué)顯微鏡觀察了該瑕疵部，發(fā)現(xiàn)玻璃覆膜14有瑕疵，但基體部沒有露出。因此，可認為沒有發(fā)生生銹。用顯微鏡觀察了斷面，發(fā)現(xiàn)在角度θ為70°以上時，激光掃描寬度的端部中的玻璃覆膜14健全。表1偏振光的種類角度θ(°)中央部生銹的片數(shù)端部生銹的片數(shù)本實施例1直線偏振光9000本實施例2直線偏振光8000本實施例3直線偏振光7000本實施例4直線偏振光6000比較例1直線偏振光4503比較例2圓偏振光－04由以上的試驗結(jié)果得出，通過將能夠主導(dǎo)P偏振光和S偏振光中的S偏振光的影響的角度范圍、即角度θ設(shè)定在超過45°且90°以下，與無偏振光的情況相比，能夠降低激光掃描寬度的端部中的激光束的吸收率，其結(jié)果是，可得到使激光掃描寬度的端部中的生銹降低的效果。此外，確認了在將直線偏振光的指向與掃描方向所形成的角θ固定在90°、將激光束的最大入射角φMAX在24°～40°的范圍內(nèi)變化的情況下，激光掃描寬度L的端部中生銹的片數(shù)怎樣進行變化。其結(jié)果見表2。表2結(jié)果見表2。在最大入射角φMAX為33°時，沒有在激光掃描寬度L的端部中發(fā)現(xiàn)生銹，但在玻璃覆膜14中局部發(fā)現(xiàn)了瑕疵。用光學(xué)顯微鏡觀察了該瑕疵部，發(fā)現(xiàn)玻璃覆膜14有瑕疵，但基體部沒有露出。因此，可認為沒有生銹。另一方面，得知：如果激光束的最大入射角φMAX超過33°，則激光掃描寬度L的端部中的生銹的片數(shù)急劇增加。認為這是因為如果激光束的最大入射角φMAX超過33°，則路徑長度相對于基準(zhǔn)路徑長度的擴大率超過19％。也就是說，通過實驗確認了，為了遍及整個激光掃描寬度L確實防止生銹，優(yōu)選基于上述條件式(1)來設(shè)定激光束的最大入射角φMAX。＜總結(jié)＞如上述那樣，在本實施方式涉及的激光加工裝置100中，將對取向性電磁鋼板10進行掃描的直線偏振光的指向與掃描方向所形成的角度θ設(shè)定在超過45°且90°以下。由此，能夠使玻璃覆膜14的激光掃描寬度L的端部P2、P3中的激光束的吸收率降低，所以即使起因于傾斜入射而使得端部P2、P3中的激光束的路徑長度延長，也能在端部P2、P3中抑制被絕緣覆膜16及玻璃覆膜14吸收的能量的增加。其結(jié)果是，可抑制激光掃描寬度L的端部P2、P3中的玻璃覆膜14發(fā)生瑕疵。此外，如上述那樣，由于激光掃描寬度L的中央部P1中的激光束的吸收能量不降低，所以不會使在中央部P1降低鐵損的效果劣化。也就是說，遍及整個激光掃描寬度L，能夠同時實現(xiàn)降低鐵損和防止玻璃覆膜14發(fā)生瑕疵。根據(jù)本實施方式涉及的激光加工裝置100，通過上述的降低鐵損和抑制玻璃覆膜14的瑕疵，可一邊抑制玻璃覆膜14中發(fā)生瑕疵，一邊制造低鐵損的取向性電磁鋼板10。因此，可排除因玻璃覆膜14發(fā)生瑕疵而再次涂布絕緣覆膜16導(dǎo)致的成本上升因素。其結(jié)果是，不僅可更廉價地制造極低鐵損的取向性電磁鋼板10，而且，通過在世間廣泛地普及極低鐵損的取向性電磁鋼板10，從能夠?qū)崿F(xiàn)削減能量消耗量的觀點出發(fā)，具有極大的經(jīng)濟效果。以上，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式詳細地進行了說明，但本發(fā)明并不限定于這些實施方式。顯而易見，只要是具有屬于本發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域：
的基本知識的人員，就能在專利權(quán)利要求所述的技術(shù)思想的范疇內(nèi)聯(lián)想到各種變更例或修正例，對于這些變更例或修正例，當(dāng)然應(yīng)解釋為屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。符號說明10－取向性電磁鋼板，12－鋼板本體，14－玻璃覆膜，16－絕緣覆膜，100－激光加工裝置，102－激光振蕩器，104－激光束傳送路，106－激光照射裝置，125－λ/2板，126－金屬反射鏡，128－多面反射鏡，130－拋物面反射鏡。當(dāng)前第1頁1 2 3