取向性電磁鋼板及使用該取向性電磁鋼板的變壓器鐵芯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及適合供于變壓器等的鐵忍材料的鐵損低的取向性電磁鋼板，特別是設(shè) 及實(shí)施了磁疇細(xì)化的取向性電磁鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002] 取向性電磁鋼板主要作為變壓器等的鐵忍使用，要求其磁化特性優(yōu)良，特別是要 求鐵損低。因此，重要的是使鋼板中的二次再結(jié)晶晶粒集聚在（110) [001]取向（所謂的高 斯取向）上、并且盡可能降低最終制品鋼中存在的雜質(zhì)和析出物。但是，結(jié)晶取向的控制、 雜質(zhì)及析出物的降低在與制造成本的平衡等方面存在極限。因此，正在開發(fā)通過物理方法 向鋼板表面引入不均勻性而使磁疇的寬度細(xì)化W降低鐵損的技術(shù)、即磁疇細(xì)化技術(shù)。
[0003] 例如，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中公開了如下技術(shù)：對(duì)最終制品板的表面在相對(duì) 于社制方向大致成直角的方向上W數(shù)mm的間隔照射激光束、電子束，向鋼板表層引入線狀 的高位錯(cuò)密度區(qū)域（應(yīng)變），由此使磁疇寬度變窄，從而降低鐵損。
[0004] 該應(yīng)變將磁疇細(xì)化而降低鐵損，但另一方面，會(huì)使鋼板產(chǎn)生局部的變形。一般而 言，用于實(shí)施磁疇細(xì)化的應(yīng)變被引入至鋼板的單面，因此，不可避免地產(chǎn)生該應(yīng)變引入面成 為內(nèi)側(cè)運(yùn)樣的翅曲。W往，該翅曲被認(rèn)為是使取向性電磁鋼板的鐵損、磁致伸縮等特性劣化 的原因，并且公開了限制其范圍的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)3中公開了如下的取向性電磁鋼 板：使應(yīng)變引入處理前的張力賦予型絕緣覆膜對(duì)鋼板面的賦予張力滿足規(guī)定的關(guān)系，并且 將應(yīng)變引入處理后的應(yīng)變引入面的每280mm長(zhǎng)度的鋼板翅曲量限制為1mmW上且10mmW 下、特別是3mmW上且8mmW下，由此降低了鐵損。
[0005] 此處，該鋼板的翅曲的大小依賴于引入應(yīng)變時(shí)的激光束或電子束等的照射條件。 特別是作為顯著影響的條件，可W列舉束輸出功率、束掃描速度、束斑形狀、照射線間隔等。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特公昭57-002252號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特公平06-072266號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2012-052228號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
W11] 發(fā)明所要解決的問題
[0012] 如上所述，W往，在磁疇細(xì)化處理后的鋼板中產(chǎn)生的翅曲的影響大的前提下，通過 規(guī)定該翅曲量而取得了一定的成果。然而，W依照運(yùn)種限制的鋼板作為原材料來制作變壓 器的鐵忍時(shí)，盡管使用限制為同等程度的鐵損且同等程度的翅曲的大小的鋼板，但在所制 作的變壓器的相互之間，鐵損有時(shí)也會(huì)不同。特別是，根據(jù)原材料鋼板假定的鐵損不會(huì)在變 壓器中實(shí)現(xiàn)，運(yùn)成為實(shí)施磁疇細(xì)化后的取向性電磁鋼板的技術(shù)問題。
[0013] 因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠進(jìn)一步降低變壓器的鐵損、結(jié)果 有助于變壓器的高效化的取向性電磁鋼板。
[0014] 用于解決問題的方法
[0015] 本發(fā)明人對(duì)于盡管供于鐵忍原材料的鋼板為同等程度的鐵損且同等程度的翅曲 的大小、但在使用該鋼板而制作變壓器時(shí)變壓器的鐵損會(huì)產(chǎn)生差異的原因進(jìn)行了詳細(xì)研 究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與通過磁疇細(xì)化形成的鋼板的翅曲的大小相比，鋼板的應(yīng)變引入?yún)^(qū)域附近的 形狀更影響變壓器的鐵損。認(rèn)為運(yùn)是由W下的理由引起的。
[0016] 在鐵忍的制作時(shí)，取向性電磁鋼板在被層疊成鐵忍的形狀后進(jìn)一步被結(jié)構(gòu)用鋼板 等按壓。因此，即使在鐵忍原材料的階段中取向性電磁鋼板存在翅曲，取向性電磁鋼板在制 作后的鐵忍中也會(huì)被矯正至平坦。W往，該矯正時(shí)的變形越小，則矯正時(shí)所施加的應(yīng)力越 小，因此不會(huì)使磁特性劣化，基于該技術(shù)構(gòu)思來限制翅曲的范圍。但是，實(shí)際上，鋼板的翅曲 集中在應(yīng)變的引入部分，因此，通過翅曲的矯正產(chǎn)生的應(yīng)力并不會(huì)均勻地施加于鋼板上。另 夕F，在對(duì)鋼板的翅曲進(jìn)行矯正后的內(nèi)側(cè)施加有拉伸應(yīng)力，因此還會(huì)產(chǎn)生提高磁疇細(xì)化效果 的效果。因此，進(jìn)一步對(duì)磁疇細(xì)化處理后的鋼板的形狀詳細(xì)地進(jìn)行了考察，結(jié)果判明，即使 在將鋼板置于平坦面上而使翅曲因鋼板的自重消失的狀態(tài)下也仍殘留在鋼板中的變形特 別影響變壓器的鐵損值。對(duì)該鋼板形狀的條件進(jìn)行了深入研究，結(jié)果完成了本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明是基于運(yùn)樣的見解而完成的，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。
[0018] (1) 一種取向性電磁鋼板，其為在鋼板的社制方向上設(shè)置間隔地重復(fù)沿與所述社 制方向交叉的方向W線狀引入應(yīng)變而實(shí)施了磁疇細(xì)化的取向性電磁鋼板，其特征在于，
[0019] 在將所述應(yīng)變?cè)谏缰品较蛏系闹貜?fù)間隔設(shè)為d(mm)、將在將所述鋼板置于平坦面 上時(shí)的、該鋼板表面的引入有應(yīng)變的線部分中屯、距離所述平坦面的高度與該線部分的相互 間隔的等分點(diǎn)距離所述平坦面的高度的差的平均值設(shè)為h(mm)時(shí)，
[0020] 所述h相對(duì)于所述d的比h/d為0. 0025W上且0. 015W下。
[002U 似根據(jù)上述（1)所述的取向性電磁鋼板，其中，所述d為3mmW上且6mmW下。 陽(yáng)0巧 做根據(jù)上述（1)或似所述的取向性電磁鋼板，其中，所述應(yīng)變通過電子束照射 形成。
[0023] (4) 一種變壓器鐵忍，其使用上述（1)~（3)中任一項(xiàng)所述的取向性電磁鋼板。
[0024] 發(fā)明效果
[00巧]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)通過引入應(yīng)變而實(shí)施了磁疇細(xì)化的取向性電磁鋼板賦予置于平坦 面上時(shí)的適當(dāng)形狀，由此，能夠可靠地降低變壓器的鐵損。
【附圖說明】
[00%] 圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的取向性電磁鋼板的應(yīng)變引入?yún)^(qū)域附近的鋼板形狀的示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]W下，參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。本發(fā)明的特征在于，對(duì)于通過引入應(yīng)變而 實(shí)施了磁疇細(xì)化的取向性電磁鋼板的鋼板形狀，在將該鋼板置于平坦面上的狀態(tài)下進(jìn)行適 當(dāng)限制。 陽(yáng)02引如上所述，通過在社制方向上重復(fù)地沿與鋼板的社制方向交叉的方向引入作為引 入有應(yīng)變的線部分的線狀的應(yīng)變（w下簡(jiǎn)稱為"應(yīng)變線"），取向性電磁鋼板被實(shí)施磁疇細(xì) 化，產(chǎn)生應(yīng)變引入側(cè)的面成為內(nèi)側(cè)運(yùn)樣的翅曲。此處，將因應(yīng)變線的引入而翅曲的取向性電 磁鋼板W應(yīng)變引入面作為平坦面?zhèn)戎糜谄教姑嫔蠒r(shí)，由于鋼板的自重，鋼板在平坦面上形 成翅曲被消除的狀態(tài)，但在應(yīng)變線的引入?yún)^(qū)域附近，W應(yīng)變線為峰的波形狀殘留在鋼板上 (圖 1)。
[0029] 此時(shí)的鋼板的形狀受到應(yīng)變?cè)谏缰品较蛏系闹貜?fù)間隔和在應(yīng)變線附近引入的應(yīng) 變的大小的影響，因此，即使置于平坦面上之前的鋼板的翅曲的大小相同，置于平坦面上之 后的鋼板形狀也未必相同。另外，在鐵忍的制作中，該鋼板被結(jié)構(gòu)用鋼板等按壓或者被玻璃 帶等緊固，從而矯正至平坦，但是，即使在運(yùn)種情況下，該波狀形狀也會(huì)殘留，因此，鋼板不 會(huì)完全達(dá)到平坦，在鋼板間產(chǎn)生若干間隙。該間隙使鐵忍的疊壓系數(shù)降低，使激磁中的變壓 器的實(shí)質(zhì)上的磁通密度增大，因此使變壓器產(chǎn)生鐵損的劣化。
[0030] 另一方面，將該產(chǎn)生有翅曲的鋼板例如矯正至鐵忍制作時(shí)等的平坦時(shí)，在翅曲的 內(nèi)側(cè)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，因此，磁疇細(xì)化效果提高。與通過激光束、電子束的照射而在表面形成 塑性應(yīng)變的翅曲的內(nèi)側(cè)面不同，在翅曲的外側(cè)面會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，但沒有應(yīng)力集中的部位。 因此，如果翅曲不過大，則應(yīng)力對(duì)磁性劣化的影響小。目P，取決于矯正鋼板時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，因 應(yīng)變產(chǎn)生的鋼板的翅曲對(duì)鐵損產(chǎn)生良好的作用。
[0031] 另外，即使將鋼板置于平坦面上時(shí)的波狀的高度相同，在應(yīng)變?cè)谏缰品较蛏系闹?復(fù)間隔寬時(shí)，利用緊固的矯正也是容易的，上述的應(yīng)力集中小，因此磁性的劣化小。目P，與鋼 板的翅曲的影響相比，變壓器制作時(shí)的磁性的劣化更強(qiáng)地受到將鋼板置于平坦面上時(shí)的波 形狀的高度和應(yīng)變?cè)谏缰品较蛏系闹貜?fù)間隔的影響。 陽(yáng)0巧此處，如圖1所示，將引入到鋼板1的表面的線狀的應(yīng)變?cè)谏缰品较蛏系闹貜?fù)間隔 設(shè)為d(mm)，將在將鋼板1置于平坦面上時(shí)的、鋼板1的表面的引入有應(yīng)變的線部分中屯、距 離平坦面的高度與線部分的相互間隔的等分點(diǎn)距離平坦面的高度的差（W下簡(jiǎn)稱為"高度 的差"）的平均值設(shè)為h(mm)。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明人考察得到的結(jié)果判明，高度的差的平均值h(mm)相對(duì)于該應(yīng)變?cè)谏?審巧向上的重復(fù)間隔d(mm)的比h/d為0. 0025W上且0. 015W下時(shí)，能夠進(jìn)一步降低使用 該鋼板而制作的變壓器的鐵損。在該比h/d小于0. 0025時(shí)，在應(yīng)變線之間產(chǎn)生的張力小， 因此磁疇細(xì)化效果減少，鐵損增大。另外，比h/d超過0. 015時(shí)，鐵忍的疊壓系數(shù)降低，并且 鐵忍制作時(shí)的緊固時(shí)引入到鋼板的壓縮應(yīng)力變得過大，在該情況下，鐵損也會(huì)增大。
[0034] 此處，在用于通過磁疇細(xì)化而降低鐵損的激光照射、電子束照射時(shí)，即使改變應(yīng)變 在社制方向上的重復(fù)間隔、束強(qiáng)度、束斑形狀及束掃描速度等參數(shù)中的任意一個(gè)，但如果調(diào) 整其他參數(shù)，則也能夠使鋼板的鐵損值為同等程度。然而，即使鋼板的鐵損值為同等程度， 但如果應(yīng)變線的引入形態(tài)不同，則置于平坦面上時(shí)的波形狀也不同。例如，在束強(qiáng)度大的情 況下、束斑小的情況下、束掃描速度大的情況下，引入到鋼板的塑性應(yīng)變W高密度引入到表 層，因此，在制作變壓器時(shí)，將鋼板矯正至平坦時(shí)的應(yīng)力容易集中于應(yīng)變線的附近，上述的 高度的差的平均值h也會(huì)變大。
[0035] 因此，為了使比h/d為0. 0025W上且0. 015W下，需要適當(dāng)選擇束強(qiáng)度（激光輸 出功率、電子束的束電流、加速電壓）、束斑形狀（焦點(diǎn)徑、散焦量）、束掃描速度。例如，在 利用激光束引入應(yīng)變線的情況下，在輸出功率：1〇~1000W、束斑徑：0. 01~0. 5mm、掃描速 度：1~lOOm/s的照射條件下適當(dāng)調(diào)整照射條件，在利用電子束的引入應(yīng)變線的情況下，在 加速電壓：1〇~200kV、束電流：1~50mA、束斑徑：0. 01~0. 5mm、掃描速度：1~lOOm/s的 照射條件下適當(dāng)調(diào)整照射條件，由此，可W使比h/d為0.0025W上且0.015W下。需要說 明的是，上述照射條件并不意圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定。
[0036] 此處，在使比h/d為上述范圍的情況下，容許的高度的差的平均值h的大小也受到 應(yīng)變?cè)谏缰品较蛏系闹貜?fù)間隔d的限定，d優(yōu)選為3mmW上且6mmW下。在該情況下，能夠 進(jìn)一步降低鋼板的鐵損（變壓器的鐵損）而不會(huì)使比h/d過大。
[0037] 另外，應(yīng)變也可W通過激光束照射及電子束照射中的任意一種來引入，優(yōu)選通過 電子束照射引入。運(yùn)是因?yàn)?，在?duì)激光束照射與電子束照射進(jìn)行比較時(shí)，電子束透過鋼板的 絕緣覆膜，并且透過鋼板表面數(shù)ym~十?dāng)?shù)μπι后發(fā)熱，因此絕緣覆膜的損傷小。另外是 因?yàn)?，在電子束照射的情況下，引入到鋼板的應(yīng)變也不會(huì)集中在鋼板的表面，分布至鋼板內(nèi) 部，因此，在將鋼板矯正至平坦時(shí)的應(yīng)力集中得到緩和。
[003引需要說明的是，在