(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性電磁鋼板を所定の形状・寸法に切断する切断装置において、切断後の方向性電磁鋼板を圧延方向と４５〜９０°をなす方向に移動させる搬送設備と、当該切断後の方向性電磁鋼板に対して圧延方向と４５〜９０°をなす方向に線状の歪領域を前記方向性電磁鋼板の全面に付与する磁区細分化処理機構とを付設してなることを特徴とする方向性電磁鋼板の切断装置。
【請求項２】
上記磁区細分化処理機構を、方向性電磁鋼板の圧延方向と４５〜９０°をなす方向に往復運動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の切断装置。
【請求項３】
上記磁区細分化処理機構は、レーザ光線の照射、プラズマ炎の放射または剛体球の押圧のいずれかの方法により線状の歪を付与するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板の切断装置。
【請求項４】
上記磁区細分化処理機構を複数有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の切断装置。
【請求項５】
方向性電磁鋼板を所定の形状・寸法に切断する切断方法において、切断後の方向性電磁鋼板を方向性電磁鋼板の圧延方向と４５〜９０°をなす方向に移動しつつ、切断後の方向性電磁鋼板に圧延方向と４５〜９０°をなす方向に線状の歪領域を前記方向性電磁鋼板の全面に付与して磁区細分化処理を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の切断方法。
【請求項６】
磁区細分化処理機構を、切断後の方向性電磁鋼板の圧延方向と４５〜９０°をなす方向に往復運動させることを特徴とする請求項５に記載の方向性電磁鋼板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性電磁鋼板の素材コイルから変圧器用鉄心材を製造する切断装置およびその切断方法に関し、具体的には、方向性電磁鋼板を所定の形状・寸法に切断して積み鉄心変圧器用の鉄心材を製造する際に、切断前または切断後の鉄心材の全面に、圧延方向に対して交差する方向の磁区細分化処理を施すことを可能とした切断装置とその切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中〜大型の変圧器に用いられている積み鉄心は、所定の幅にスリットされた方向性電磁鋼板コイル（フープ）をさらに所定の形状・寸法に切断して鉄心材とし、これを付き合わせ接合しつつ積層することにより製造されるのが一般的である。なお、上記接合部は、磁束の流れを効率的にするため、一般には圧延方向と４５°方向に斜角切断されるが、この切断にはそれ専用の切断装置が用いられている。
【０００３】
一方、高効率の変圧器用の鉄心材の素材には、磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板が一般に用いられている。方向性電磁鋼板の磁区細分化処理は、平坦化焼鈍後にレーザ光線（特許文献１）やプラズマ炎（特許文献２）などを用いて線状の歪を鋼板の圧延方向とほぼ直角方向に導入する非耐熱磁区細分化法か、もしくは、最終冷間圧延後から平坦化焼鈍後までの間に、線状の溝（特許文献３）や微細粒領域（特許文献４）を鋼板の圧延方向とほぼ直角方向に設ける耐熱型磁区細分化法のいずれかの方法で行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５７-２２５２号公報
【特許文献２】特開昭６２-９６６１７号公報
【特許文献３】特許第２８９５６７０号公報
【特許文献４】特開昭６１-１１７２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者の非耐熱磁区細分化法は、レーザ光線やプラズマ炎を素材鋼帯表面に走査して、点状の熱歪領域を線状に付与する方法であるが、鋼帯を圧延方向、すなわち、製造ラインの走行方向に移動しつつ熱歪領域を圧延方向とほぼ直行する方向に付与する必要があるため、鋼帯の処理速度を十分に上げられないという問題がある。一方、後者の耐熱磁区細分化法は、素材鋼帯表面に溝を形成するためのエッチング処理や、線状の突起物による圧刻を必要とするため、同じく製造速度を上げられないという問題がある。したがって、上記従来技術はいずれも、磁区細分化処理を効率的かつ低コストで行うことができないという問題点があった。
【０００６】
また、従来の磁区細分化処理は、電磁鋼板のメーカでしか行うことができない。このため、変圧器メーカでは、変圧器ユーザの損失要求レベルに応じて異なるグレードの材料を調達し、使い分ける必要があった。さらに、コイル端部の端材となる部分にも、高コストの磁区細分化処理を施すことになるので、無駄が多いという問題点も有していた。
【０００７】
また、磁区細分化処理の効果は、方向性電磁鋼板の方位集積度が高い（Ｂ８が高い）場合に大きいことが知られているが、電磁鋼板メーカでは、材料の方位集積度に応じて磁区細分化処理の有無を決定することは困難であり、一律に磁区細分化処理を施すことになる。そのため、方位集積度が低い、鉄損改善効果が小さい材料にも磁区細分化処理を施さざるを得ないという問題点を有していた。したがって、斯かる問題点を解決するには、方向性電磁鋼板を切断する際に、磁区細分化処理を施すことができることが望ましい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、方向性電磁鋼板を鉄心材に切断する際に、効率的に磁区細分化処理を施すことができる切断装置とその切断方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、上記課題を解決するべく、鋭意検討を重ねた。その結果、切断工程における処理速度（通板速度等）は母材である方向性電磁鋼板素材コイルの処理速度に比べて低速であることから、この切断工程（切断装置）において線状歪の導入し、磁区細分化処理を施すことが好ましいことに着目した。特に、所定の形状・寸法に切断後の鉄心材は、一般に、鋼板の圧延方向に対して平行に並べられ、圧延方向に対して交差する方向、例えば直角方向に搬送されることが多く、その搬送速度は、切断前の鋼板の通板速度や、方向性電磁鋼板の素材コイルの製造ラインにおける通板速度に比べて低速であることから、この搬送過程において磁区細分化処理を施すことがより好ましいことに着目し、本願発明を想到するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、方向性電磁鋼板を所定の形状・寸法に切断する切断装置において、切断後の方向性電磁鋼板を圧延方向と４５〜９０°をなす方向に移動させる搬送設備と、当該切断後の方向性電磁鋼板に対して圧延方向と４５〜９０°をなす方向に線状の歪領域を前記方向性電磁鋼板の全面に付与する磁区細分化処理機構とを付設してなることを特徴とする方向性電磁鋼板の切断装置である。
【００１３】
本発明の切断装置は、上記磁区細分化処理機構を、方向性電磁鋼板の圧延方向と４５〜９０°をなす方向に往復運動可能としたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の切断装置は、上記磁区細分化処理機構は、レーザ光線の照射、プラズマ炎の放射または剛体球の押圧のいずれかの方法により線状の歪を付与するものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の切断装置は、上記磁区細分化処理機構を複数有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、方向性電磁鋼板を所定の形状・寸法に切断する切断方法において、切断後の方向性電磁鋼板を方向性電磁鋼板の圧延方向と４５〜９０°をなす方向に移動しつつ、切断後の方向性電磁鋼板に圧延方向と４５〜９０°をなす方向に線状の歪領域を前記方向性電磁鋼板の全面に付与して磁区細分化処理を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の切断方法を提案する。
本発明の上記方向性電磁鋼板の切断方法は、磁区細分化処理機構を、切断後の方向性電磁鋼板の圧延方向と４５〜９０°をなす方向に往復運動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高効率の変圧器を、高価な磁区細分化処理した方向性電磁鋼板を素材として使用することなく、変圧器メーカでの対応のみで製造することが可能となるので、変圧器の製造原価の大幅な低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】斜角切断前の方向性電磁鋼板に磁区細分化処理を施す切断装置を説明する模式図である。
【図２】方向性電磁鋼板を斜角切断後、搬送ライン上で磁区細分化処理を施す本発明の切断装置を説明する模式図である。
【図３】斜角切断前の方向性電磁鋼板にレーザ光線を照射して磁区細分化処理する磁区細分化機構を付設した切断装置の模式図である。
【図４】方向性電磁鋼板を斜角切断した鉄心材に、搬送ライン上でレーザ光線を照射して磁区細分化処理する磁区細分化機構を付設した本発明に係る切断装置の模式図である。
【図５】方向性電磁鋼板を斜角切断した鉄心材に、搬送ライン上で剛体球を圧接して磁区細分化処理する磁区細分化機構を付設した本発明に係る切断装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、切断加工前に磁区細分化処理を施す機構を付設した切断装置の模式図であり、素材コイルから鋼帯が払い出されて切断加工される前段に配設された磁区細分化機構により線状歪を導入している。この装置では、例えば、レーザ光線を照射し、鋼板の圧延方向に対して交差する方向に線状歪を導入するためには、レーザ光の光源などの磁区細分化機構を、鋼板の圧延方向と交差する方向に往復して走査するのが望ましい。また、鋼板の全面に線状の歪を導入するために、磁区細分化機構を複数並列に配設してもよく、さらに、鋼帯の送り量に同期させて磁区細分化機構を走査してもよい。このように磁区細分化機構を切断装置の前に配設することにより、その直後の切断で得られる鉄心素材それぞれの要求特性に応じた、きめ細かな磁区細分化処理を施すことが可能となる。ただし、上記の磁区細分化機構は、往復運動できることが必要であるため、方向の転換も含めて高速で処理しようとすると、機械的な強度を増す必要があり、設備コストが増大したり、切断速度を十分に上げられなかったりするという若干の問題がある。
【００２２】
一方、図２は、切断後の鉄心部材に磁区細分化処理を施す機構を付設した本発明に係る切断装置の模式図を示したものである。この装置では、切断加工後の鉄心材は、搬送ライン上に鋼板の圧延方向に対して平行に逐次並べられ、その後、圧延方向に直角方向に搬送されるので、搬送ライン上にレーザ光等による磁区細分化機構を付設しておくことで、鉄心材を搬送しながら線状歪の導入を行うことができる。上記磁区細分化機構は、鉄心部材全域にわたって処理可能な数だけ並べて配設しておけば、磁区細分化機構を固定しておくだけでも、鉄心材が移動してくれるので、圧延直角方向に線状の歪を導入することができる。
【００２３】
また、切断後の鉄心材の搬送速度は、切断時の鋼板の通板速度より遅いので、磁区細分化機構が少数の場合でも、鉄心部材の圧延方向に対して低速で往復運動させることで、必要な数の線状歪を付与することができる。したがって、本発明の図２のような切断装置は、切断加工前に磁区細分化処理する図１のような切断装置と比べて、磁区細分化機構を簡便かつ低コストなものとすることができるという利点がある。さらに、上記のように切断加工後に磁区細分化処理を施すようにすると、素材コイルを製造する際に磁区細分化処理を施す必要がないので、素材コストを下げることもできる。
【００２４】
なお、歪を圧延方向に対してほぼ直角方向に導入するに際しては、磁区細分化機構を固定し、搬送される切断加工後の鉄心材が搬送されるのに伴って歪が付与されるようにしてもよいし、磁区細分化機構自体を、鉄心材の搬送方向およびそれと直角方向に移動できるようにして、鉄心材に相対的に移動させつつ少ない数の磁区細分化機構で効率的に線状歪領域を付与するようにしてもよい。すなわち、移動するのは鉄心材、磁区細分化機構のいずれか、あるいはその両方であってもよい。
【００２５】
また、歪の導入方法には、特に制限はなく、例えば、従来から用いられているレーザ光線やプラズマ炎等を用いて歪を導入する方法が適用可能である。また、鉄心部材や磁区細分化機構部を圧延方向と交差する方向に連続的に移動させることが可能であるので、レーザ光線やプラズマ炎を用いる方法以外に、鋼帯の連続製造設備での適用が困難であった、例えば、剛体球やけがき針等を用いて歪を導入する方法でも利用が可能である。これらの方法の場合、設備コストを低くできるという利点を有する。
【００２６】
また、線状歪を導入する方向は、方向性電磁鋼板の圧延方向に対して必ずしも直角（９０度）である必要はなく、直角方向に対して、４５〜９０°の範囲であれば、磁区細分化処理効果に大きな差はなく、許容される。
【００２７】
また、スペース的に切断装置に磁区細分化機構を付設することが困難な場合には、切断加工後、鉄心部材を圧延方向と直角方向に移動させることができる切断設備とは別の設備において、磁区細分化処理を施すようにしてもよいことは勿論である。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、従来の切断装置の前段あるいは後段に、磁区細分化のための処理機構を付設することで、変圧器メーカにおいても、個々の変圧器に要求される効率レベルに応じて、材料特性を改善することが可能となる。さらに、変圧器メーカでは、鋼板メーカから調達した方向性電磁鋼板個々の磁気特性（Ｂ８）のレベルに応じて、磁区細分化処理の有無を決定することも可能となるので、変圧器の製造における自由度を拡大することができる。
【実施例】
【００２９】
方向性電磁鋼板コイル（板厚：０．２３ｍｍ×幅：１５０ｍｍ）を、図３〜図５に示した３種類の切断装置を用いて、３相３脚のヨーク部に用いられる、中央部に中央脚とＴ型接合するＶ字カット部を有する幅：１５０ｍｍ、長さ：１０００ｍｍの鉄心材に切断加工し、その鉄心材を用いて、変圧器を製造し、鉄心性能（鉄損）、設備コスト、生産性を評価し、総合評価した。なお、この実施例では、下記４種類の鉄心材を切断加工した。
＜参考例、比較例１＞
図３の切断装置は、鋼板の通板方向に往復運動しながら、切断前の鋼板に、圧延方向に対して直角方向にレーザ光線を照射して磁区細分化処理を施す複数のレーザ光源（図３では４つ）を有する磁区細分化機構を付設した切断装置である。この切断装置では、素材として磁区細分化されていない無処理のコイルを用い、切断前に上記磁区細分化機構からレーザ光線を照射して鋼板全面に磁区細分化処理を施す例（参考例）と、素材として予め磁区細分化処理を施したコイルを用い、この装置では磁区細分化処理を施さない例（比較例１）の２例の切断を行った。
＜発明例２＞
図４の切断装置は、切断終了後の鉄心材を所定枚数、鋼板の圧延方向に対して平行に並べて搬送ライン上を搬送しつつ、これらの鉄心材に対し複数のレーザ光源（図４では８つ）からレーザ光線を線状に照射し、鉄心材の全面に磁区細分化処理を施す磁区細分化機構を付設した切断装置である。この切断装置では、素材として無処理のコイルを用い、切断後にレーザ光線を照射し磁区細分化処理を施す例（発明例２）の切断を行った。
＜発明例３＞
図５の切断装置は、図４と同様に、切断終了後の鉄心材を所定枚数、鋼板の圧延方向に対して平行に並べて搬送ライン上を搬送しつつ、これらの鉄心材に対し、直径１０ｍｍφの複数の剛体球を接触させて、鉄心材の全面に磁区細分化処理を施す磁区細分化機構を付設した切断装置である。この切断装置では、素材として無処理のコイルを用い、切断後に剛体球を圧接し磁区細分化処理を施す例（発明例３）の切断を行った。
【００３０】
上記の比較結果を表１に示した。なお、表１では、設備コスト、鉄心性能（鉄損）、生産性および総合評価とも、優位なものから順に、◎＞○＞△＞×と評価した。表１から、本発明の切断設備および切断方法を適用することにより、安価な材料を用いて、高効率の変圧器を生産性よく低コストで製造することができることがわかる。
【００３１】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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