(57)【要約】【課題】磁気異方性が小さいモジュラー型モータ用として優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.5％、Ｓ≦0.004％、Ｎ≦0.004％およびTi≦0.004％を含有し、Ｂ10（Ｄ）≧0.98×［Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）］／２、Ｂ50（Ｄ）≧0.98×［Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）］／２、および、［Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）］／４≧1.65（Ｔ）を満足することを特徴とする。【選択図】    図３
2006144036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.5％、Ｓ≦0.004％、Ｎ≦0.004％およびTi≦0.004％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、さらに、鋼板の圧延方向（Ｌ方向），圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）の磁化力Ｈ＝1000Ａ／ｍにおける磁束密度を各々Ｂ10（Ｌ）、Ｂ10（Ｃ）およびＢ10（Ｄ）、磁化力Ｈ＝5000Ａ／ｍにおける磁束密度を各々Ｂ50（Ｌ）、Ｂ50（Ｃ）およびＢ50（Ｄ）とするとき、下記（１）〜（３）式を満足することを特徴とする磁気異方性が小さいモジュラー型モータ用無方向性電磁鋼板。
記
Ｂ10（Ｄ）≧0.98×［Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）］／２     ・・・（１）
Ｂ50（Ｄ）≧0.98×［Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）］／２     ・・・（２）
［Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）］／４≧1.65（Ｔ）・・・（３）
【請求項２】
質量％で、Sb：0.005〜0.1％、Sn：0.01〜0.5％、Cu：0.02〜0.5％およびNi：0.1〜3.0％の中から選ばれた１種または２種以上を含有する請求項１記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
電圧が42Ｖ以上の高電圧バッテリーを有する車両用モータあるいは電動パワーステアリング用モータに用いられる請求項１または２記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項４】
質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.5％、Ｓ≦0.004％、Ｎ≦0.004％およびTi≦0.004％を含有する鋼スラブを、仕上げ圧延の出側温度を850℃以上とする熱間圧延を施し、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、圧下率65〜80％で冷間圧延を施して最終仕上げ板厚とし、その後、鋼板張力を２MPa以下、P(H20)／P(H2)で表される雰囲気酸化性を0.010以下にして、500〜800℃間の平均昇温速度を25℃／ｓ以上として加熱し、900〜1050℃の焼鈍温度で均熱保持した後、平均冷却速度20℃／ｓ以下で冷却する再結晶焼鈍を施すことを特徴とする磁気異方性が小さいモジュラー型モ−タ用無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記鋼スラブは、質量％で、Sb：0.005〜0.1％、Sn：0.01〜0.5％、Cu：0.02〜0.5％およびNi：0.1〜3.0％の中から選ばれた１種または２種以上をさらに含有する請求項４記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コギングトルクを要求されるモータに使用される無方向性電磁鋼板に関し、特にモジュラー型モータに用いるのに好適な無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石ブラシレスモータは、ＯＡ、ＦＡ機器の駆動に広く用いられているが、この分野では高精度の定速回転あるいは精密な位置決め運転に対する要求が多い。また、低振動・低騒音化に対する要求も増加している。この場合、モータは電流による電流トルクの脈動のほかに、永久磁石界磁と鉄心溝によって発生するコギングトルクと称されるトルク変動を極小化することが必要となる。
【０００３】
コギングトルクの低減方法としては、非特許文献１に示されているように、磁石極をスキューさせる方法や補助溝の使用など各種知られている。そのなかでも、磁極数とスロット（巻き線溝）数の組み合わせだけでコギングトルクを極小化できることが知られている。その特徴は、磁極数をｐ、スロット数をＮとするとき、その関係がＮ＝ｐ±１、ｐ±２（但し、Ｎは３の倍数）で示されることにあり（８極・９スロット、10極・12スロットなど）、従来の集中巻きモータでの関係（Ｎ＝３／２×ｐ、８極・12スロット、10極・15スロットなど）とは異なっている。このような関係になるモータをモジュラー型モータと称している。また、モジュラー型モータには、（１）逆起電力波形が正弦波に近い、（２）同じ電流相に属するコイルが連続しているので製造しやすく、巻き線の占積率が高くできるので高効率化しやすい、などの利点がある。したがって、これらのメリットを利用して、このタイプのモータが航空分野や自動車分野で開発されつつある（例えば非特許文献２）。
【非特許文献１】大西,「永久磁石ブラシレスモータのコギングトルク低減」、電機学会論文誌Ｄ，122巻４号
【非特許文献２】K.Atallah and D.Howe,“Modular permanent magnet brushless machines for aerospace and automotive applications”,20th International Workshop on Rare-earth Magnets and their Applications,pp.1039-1048,2000
【０００４】
ところで、現在、自動車では大衆車クラスで20個弱、高級車では50個以上のモータが使われており、今後もその使用数は拡大する見込みである。自動車用モータに求められる特性は（１）低騒音、（２）小型・軽量、（３）高応答・高分解能，（４）コスト低減などであるが、モータを構成するコアやステータ素材については、通常、コスト重視の観点からSPCCクラスの冷延鋼板が用いられている。
【０００５】
自動車の電源システムには現在14Ｖ系が使われているが、搭載されるエレクトロニクス機器が増大し、また制御においても機械的制御から電気的制御へと変化しているため、14Ｖの電源システムでは出力不足になりつつある。このような問題は14Ｖよりも高い電圧の電気系統を導入することで解決できる。候補として挙がっているのが42Ｖ系で、現在、アメリカ、ヨーロッパ、日本など世界各地で研究・開発が進められている。
【０００６】
なお、ガソリンエンジンとモーターを組み合わせた動力源で、電気自動車のような外部充電を必要としない、高燃費で環境問題に対応したハイブリッド自動車であるトヨタのプリウス（登録商標）のモータ入力電圧は288Ｖ、ホンダのインサイト（登録商標）のモータ入力は144Ｖであるが、42Ｖ系の電源を用いれば簡易ハイブリッド車の製造が可能であり、環境問題への対応からもその動きが生じつつある。
【０００７】
一方、バッテリーの高電圧化に対応して、自動車のパワーステアリングシステムを電動化することが検討されている。従来のパワーステアリングシステムでは、エンジンの動力を利用した油圧ポンプによって操舵が補助されていたが、その場合、油圧ポンプは常に駆動されているため、操舵時以外にもエネルギーが消費され、エンジンの燃費を悪化させているという問題があった。この無駄を解消するため、モータによって操舵を補助する電動パワーステアリングシステムの開発が進められている。このシステムではコーナリング時等の操舵補助が必要な時にのみモータに電流を流しパワーをアシストするため、油圧システムに比べ燃費が２〜３％程度向上する。
【０００８】
なお、軽自動車や小型車の一部では、電動パワーステアリングシステムが既に採用されているが、中型車や大型車では普及しておらず、実用化には至っていない。その理由は、中型車や大型車では、モータにより高トルクが要求されるため、従来の14Ｖ系の電源システムでは充分な出力を得ることが難しかったからである。
【０００９】
上述したとおり、電動パワーステアリングシステムでは、小型、低回転・高トルクの特性を有するモータが必要なため、永久磁石を使用するPMモータやスイッチトリラクタンスモータ(SRM)などの使用が検討されている。この低回転・高トルクを要求されるモータに用いるのに適した鋼板として、特許文献１では鋼板中のTi量を20ppm以下にしてヒステリシス損を低減させる技術が開示されている。また、特許文献２では鋼板を再結晶焼鈍後に調質圧延することによって、特許文献３では鋼板の表面粗度を一定範囲にすることによって、電動パワーステアリング用モータに好適な鋼板を提供する技術が開示されている。さらに、特許文献４では、鋼板の結晶粒経と内部酸化層厚みを制御することによって、電動パワーステアリング用モータに好適な鋼板を提供する技術が開示されている。
【特許文献１】特開2001-64756号公報
【特許文献２】特開2001-73095号公報
【特許文献３】特開2001-73096号公報
【特許文献４】特開2001-123252号公報
【００１０】
上記した技術により、モータのロストルク低減や効率上昇はなされたものの、パワーステアリングに要求される操舵時の滑らかさは、依然、従来の油圧ポンプを用いたものに劣っていった。滑らかさを達成するためには、モータのトルク脈動（コギングトルクやリプルトルク）を低減することが必要であり、これにより、モータ回転時のムラを抑制でき、操舵時の滑らかさを向上させることができる。
【００１１】
コギングトルクを低減するには、前述したモジュラー型モータを採用することが有効である。しかし、このタイプのモータを採用しても期待されるコギングトルク低減効果が充分に得られず、その原因の一つとして鋼板の磁気異方性があることが挙げられている（例えば非特許文献３）。また、このコギングトルクに及ぼす磁気異方性の影響は、無方向性電磁鋼板の高グレード材ほど顕在化すると報告されている（非特許文献４）。
【非特許文献３】大殻ら、「無方向性電磁鋼板の磁気異方性に起因する永久磁石モータのコギングトルクの測定」、平成15年電気学会全国大会、5-016、2003
【非特許文献４】山ロら、「磁気異方性を考慮した永久礎石モータのコギングトルク解析」、JMAG Users Conference2003
【００１２】
前述したように、モジュラー型モータでは鋼板の磁気異方性の影響が顕在化し、期待通りのコギングトルク低減がなされないという問題点がある。したがって、従来以上に磁気異方性を低減した電磁鋼板の開発が、特にSi含有量が高い高グレード材で望まれている。磁気異方性が小さい鋼板として、特許文献５では、圧延方向（Ｌ方向），圧延直角方向（Ｃ方向）および試料の圧延方向に対して45°をなす方向の方向）のＢ50値の関係を規定した技術が開示されている。また、磁気異方性を小さくする技術として、特許文献６や特許文献７では、熱間圧延条件を適正化する技術が開示されている。
【特許文献５】特開2001-49402号公報
【特許文献６】特開平10-237545号公報
【特許文献７】特開平10-245628号公報
【００１３】
このような技術により、鋼板の磁気異方性は低減したものの、コギングトルクを極力低減することが期待されるモジュラー型モータ用鋼板としては未だ不十分であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、この問題点を解決するためになされたもので、モジュラー型モータ用として優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明者らは、モジュラー型モータのコギングトルクに及ぼす鋼板の磁気特性の影響を詳細に検討した。その結果、モジュラー型モータの鋼板の磁気異方性に起因するコギングトルク低減には、低磁場から高磁場の広い磁化力の範囲で鋼板の磁気異方性を低減し、かつある値以上の磁束密度を有することが非常に効果的であることを見出した。
【００１６】
以上の新規知見を基にした本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち、本発明は、
（１）質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.5％、Ｓ≦0.004％、Ｎ≦0.004％およびTi≦0.004％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、さらに、鋼板の圧延方向（Ｌ方向），圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）の磁化力Ｈ＝1000Ａ／ｍにおける磁束密度を各々Ｂ10（Ｌ）、Ｂ10（Ｃ）およびＢ10（Ｄ）、磁化力Ｈ＝5000Ａ／ｍにおける磁束密度を各々Ｂ50（Ｌ）、Ｂ50（Ｃ）およびＢ50（Ｄ）とするとき、下記（１）〜（３）式を満足することを特徴とする磁気異方性が小さいモジュラー型モータ用無方向性電磁鋼板。
記
Ｂ10（Ｄ）≧0.98×［Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）］／２     ・・・（１）
Ｂ50（Ｄ）≧0.98×［Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）］／２     ・・・（２）
［Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）］／４≧1.65（Ｔ）・・・（３）
【００１７】
（２）質量％で、Sb：0.005〜0.1％、Sn：0.01〜0.5％、Cu：0.02〜0.5％およびNi：0.1〜3.0％の中から選ばれた１種または２種以上を含有する上記（１）記載の無方向性電磁鋼板。
【００１８】
（３）電圧が42Ｖ以上の高電圧バッテリーを有する車両用モータあるいは電動パワーステアリング用モータに用いられる上記（１）または（２）記載の無方向性電磁鋼板。
【００１９】
（４）質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.5％、Ｓ≦0.004％、Ｎ≦0.004％およびTi≦0.004％を含有する鋼スラブを、仕上げ圧延の出側温度を850℃以上とする熱間圧延を施し、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、圧下率65〜80％で冷間圧延を施して最終仕上げ板厚とし、その後、鋼板張力を２MPa以下、P(H20)／P(H2)で表される雰囲気酸化性を0.010以下にして、500〜800℃間の平均昇温速度を25℃／ｓ以上として加熱し、900〜1050℃の焼鈍温度で均熱保持した後、平均冷却速度20℃／ｓ以下で冷却する再結晶焼鈍を施すことを特徴とする磁気異方性が小さいモジュラー型モ−タ用無方向性電磁鋼板の製造方法。
【００２０】
（５）前記鋼スラブは、質量％で、Sb：0.005〜0.1％、Sn：0.01〜0.5％、Cu：0.02〜0.5％およびNi：0.1〜3.0％の中から選ばれた１種または２種以上をさらに含有する上記（４）記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、磁気異方性が小さい高グレードの無方向性電磁鋼板を安定して得ることができる。したがって、本発明の無方向性電磁鋼板を用いれば、コギングトルクが小さい優れた特性を有するモジュラー型モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。
特許文献５では、鋼板の圧延方向（Ｌ方向）、圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）の磁化力Ｈ＝5000Ａ／ｍにおける磁束密度を各々Ｂ50（Ｌ）、Ｂ50（Ｃ）およびＢ50（Ｄ）とする時、Ｂ50（Ｄ）≧0.99×[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]／２かつ、Ｂ50（Ｌ）≧Ｂ50（Ｃ）の無方向性電磁鋼板およびその製造方法が開示されている。
【００２３】
そこで、本発明者らはモジュラー型モータのコギングトルクに及ぼす鋼板の磁気異方性の影響を、Si≧2.5質量％の高グレード材について調べることにした。質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.3％、Ｓ≦0.005％、Ｎ≦0.005％およびTi≦0.005％の成分範囲にある無方向性電磁鋼板の製品板を多数用意し、Ｌ、ＣおよびＤ方向から試料を採取して、磁気特性を調査した。
【００２４】
その後、これらの鋼板を用いて10極・12スロットのモジュラー型モータを製作してコギングトルクの測定を行い、２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値とコギングトルクの最大値との関係を調べた。その結果を図１に示す。図１に示す結果から、２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値が増すにつれて、コギングトルク最大値は減少する傾向にあり、特に２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]≧0.98の範囲では、その傾向が顕著であったものの、コギングトルクの値にはかなりのばらつきがあるのがわかる。
【００２５】
また、２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値が0.98以上である供試鋼板は、いずれも磁気異方性が小さいが、[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）]／４＜1.65（Ｔ）となる場合、図２に示すように、得られるトルクが小さくなり、モータとしての効率が劣る結果となった。したがって、モータ特性を極端に劣化させずに磁気異方性を低減するには、鋼板の特性として、少なくとも、２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）] ≧0.98かつ、[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）]／４≧1.65（Ｔ）の式を満足する必要があることがわかった。
【００２６】
磁気異方性としては、ある一定の磁化力（例えば、Ｈ＝5000Ａ／ｍ）の場合のみでなく、広い範囲にわたって磁気異方性が低いことが望ましいと考えられる。したがって、Ｈ＝1000Ａ／ｍにおける磁束密度を各々Ｂ10（Ｌ）、Ｂ10（Ｃ）およびＢ10（Ｄ）としたとき、２×Ｂ10（Ｄ）／[Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）]値を縦軸とし、２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値を横軸として、コギングトルク最大値をプロットしたものを図３に示す。２×Ｂ10（Ｄ）／[Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）]≧0.98かつ、２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]≧0.98の場合に、例外なくコギングトルクの最大値は低い値となっていることがわかる。
【００２７】
上記結果から、素材成分中のSi量が2.5質量％以上で、
Ｂ10（Ｄ）≧0.98×[Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）]／２、
Ｂ50（Ｄ）≧0.98×[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]／２でかつ、
[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）]／４≧1.65（Ｔ）
の磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を用いれば、コギングトルクが小さくなることがわかる。そこで、これらの無方向性電磁鋼板の製造条件を詳細に調べ重回帰分析を行ったところ、上記磁気特性を満たすには、素材成分、熱間仕上げ圧延の出側温度、最終冷延圧下率、再結晶焼鈍時における、特定温度範囲での平均昇温速度、鋼板張力、雰囲気酸化性、焼鈍温度および平均冷却速度が大きく影響し、上記特性の無方向性電磁鋼板を安定的に収率良く製造するためには、これらの要因を制御する必要があることが判明した。
【００２８】
すなわち、質量％で、Ｃ≦0.005％、Si：2.5〜4.0％、Al≦2.0％、Mn：0.05〜1.5％、Ｐ：0.02〜0.3％、Ｓ≦0.004％、Ｎ≦0.004％およびTi≦0.004％を含有する鋼スラブを、仕上げ圧延の出側温度を850℃以上として熱間圧延を施し、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、圧下率65〜80％で冷間圧延を施して最終仕上げ板厚とし、その後、鋼板張力を２MPa以下、Ｐ(H20)／Ｐ(H2)で表される雰囲酸化性を0.010以下にして、500〜800℃間の平均昇温速度を25℃／ｓ以上として加熱し，900〜1050℃の焼鈍温度で均熱保持した後、平均冷却速度20℃／ｓ以下で冷却する再結晶焼鈍を施すことにより、磁気異方性が小さくてコギングトルクの小さい無方向性電磁鋼板を得られることがわかった。この製造条件によって、Ｂ10（Ｄ）≧0.98×[Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）]／２、Ｂ50（Ｄ）≧0.98×[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]／２でかつ[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）]／４≧1.65（Ｔ）、の磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を製造できる理由は、次のように考えられる。
【００２９】
上記特性を満たすには、鋼板中の微細析出物を低減するとともに、得られる集合組織を異方性の少ない等方的なものにし、かつ（100）や（110）方位粒が多い集合組織にする必要がある。これらの制御因子として、素材成分、仕上げ圧延の出側温度、最終冷延圧下率、再結晶焼鈍時における平均昇温速度、鋼板張力、雰囲気酸化性、焼鈍温度および平均冷却速度が有効に作用していると考えられる。
【００３０】
次に、この発明の電磁鋼板において、成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼板の成分組成における元素の含有量の単位は、いずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。
【００３１】
・Ｃ≦0.005％
Ｃはその含有量が0.005％を超えると、磁気特性の時効劣化が顕著になるので、Ｃ含有量を0.005％以下に限定した。
【００３２】
・Si：2.5〜4.0％
Siは、鋼の比抵抗を高くし鉄損を低下させる有用元素である。高グレード材として求められる低鉄損を得るには2.5％以上の添加が必要である。但し、添加量の増加とともに鋼板の飽和磁束密度は低下する。本発明では、得られるトルクを維持し、モータ効率を高めるためには、磁化力Ｈ＝5000Ａ／ｍで一定値以上の磁束密度を得る必要があるために、Si量の上限は4.0％とした。
【００３３】
・Al≦2.0％
Alは、Siと同様、鋼の比抵抗を高め鉄損を低減させる有用元素である。しかし、Al合有量が多すぎると連続鋳造においてモールドとの潤滑性が低下し鋳造が困難になるので、Al含有量を2.0％以下とした。
【００３４】
・Mn：0.05〜1.5％
Mnも、SiやAlほどではないが、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減させる効果があり、また熱間圧延性を改善し、かつ熱間圧延時にＳを固定するために必要な元素である。しかし、Mn含有量が0.05％に満たないとその添加効果に乏しく、一方、1.5％を超えると飽和磁束密度の低下が顕著になるため、Mn含有量は0.05〜1.5％の範囲に限定した。
【００３５】
・Ｐ：0.02〜0.5％
Ｐは、粒界偏析により冷延再結晶後の集合組織を改善して磁束密度を向上させる働きがあるので、必要に応じて添加される。しかし、過度のＰの粒界偏析は、粒成長性を阻害し鉄損を劣化させるので、Ｐ含有量の上限は0.5％とした。また、Ｐは鋼板の強度を得るために有効に作用するので、下限は0.02％とした。
【００３６】
・Ｓ≦0.004％
不純物のなかでも、特にＳは、析出物や介在物を形成して粒成長性を阻害するので、極力低減することが望ましい。また、Ｓ含有量が0.004％を超えると低磁場での磁束密度に影響し、それを低下させる方向に作用するので、Ｓ含有量は0.004％以下とした。
【００３７】
・Ｎ≦0.004％
Ｎは0.004％を超えるとヒステリシス損を増大させ、また、低磁場での磁束密度を低下させる方向に作用するので、Ｎ含有量は0.004％以下とした。
【００３８】
・Ti≦0.004％
Tiは、その含有量が0.004％を超えると、Tiに起因する析出物の生成量が多くなり、顕著にヒステリシス損を増大させ、また、低磁場での磁束密度を低下させる方向に作用するので、Ti含有量は0.004％以下とした。
【００３９】
以上が本発明の電磁鋼板の基本組成である。
なお、本発明では、上記した組成に加えて、さらに磁気特性の向上に有用に作用する成分として、Sb：0.005〜0.1％、Sn：0.01〜0.5％、Cu：0.02〜0.5％およびNi：0.1〜3.0％の中から選ばれた１種または２種以上を添加することができる。
【００４０】
・Sb：0.005〜0.1％
Sbは、集合組織を改善して磁束密度を向上させるだけでなく、鋼板表層の酸窒化やそれに伴う表層微細粒の生成を抑制することによって磁気特性の劣化を防止するとともに、表面硬度の上昇を抑制して、打ち抜き加工性を向上させる等、種々の作用効果を有する元素である。かかる効果を発揮するには、Sb含有量を0.005％以上にすることが好ましい。一方、Sb含有量が0.1％を超えると、結晶粒の成長性が阻害されて磁気特性の劣化を招くおそれがある。このため、Sb含有量は0.005〜0.1％の範囲にすることが望ましい。
【００４１】
・Sn：0.01〜0.5％
SnもSbと同様の添加効果を有する元素であるが、Sn含有量が0.01％に満たないとその添加効果に乏しく、一方、0.5％を超えると結晶粒の成長性が阻害され、磁気特性の劣化を招くので、Sn含有量は0.01〜0.5％の範囲にするのが好ましい。
【００４２】
・Cu：0.02〜0.5％
Cuは、鋼板表層の酸窒化を抑制することによって、磁気特性の劣化を抑制する作用効果を有する元素である。しかし、Cu含有量が0.02％に満たないとその添加効果に乏しく、一方、0.5％を超えると結晶粒の成長性が阻害され、磁気特性の劣化を招くおそれがあるので、Cu含有量は0.02〜0.5％の範囲にすることが好ましい。
【００４３】
・Ni：0.1〜3.0％
Niは、集合組織を改善して磁束密度を向上させる作用効果を有する元素である。しかし、Ni含有量が0.1％に満たないとその添加効果に乏しく、一方、3.0％を超えて添加してもそれ以上の効果に乏しいばかりか、圧延性も劣化するおそれがあるので、Ni含有量は0.1〜3.0％の範囲にすることが好ましい。
【００４４】
次に、本発明の電磁鋼板を得るために限定した製造条件の理由、および好ましい製造条件について説明する。
【００４５】
本発明の製造方法に用いられる鋼スラブの組成は、上述した鋼板の組成と同様であるので、鋼スラブ組成の限定理由の記載は省略する。
【００４６】
本発明では、まず、上述した鋼板の組成と同様の組成を有する鋼スラブを熱間圧延する。ここで、熱間圧延時の仕上げ圧延の出側温度（ＦＤＴ）を850℃以上にすることが必要である。ＦＤＴが850℃以上の場合に望ましい特性の鋼板が得られる理由は、高温での滞留時間が長くなることで、熱間圧延中に微細析出物が生じても、それが粗大化して磁気特性に及ぼす影響が少なくなるからだと思われる。なお、巻取り温度等の他の熱延条件は特に規定しないが、省エネルギーの面からスラブ加熱は1250℃以下で行うことが望ましい。
【００４７】
熱間圧延後、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、圧下率65〜80％で冷間圧延を施して最終仕上げ板厚とする。冷延圧下率が65％未満では、再結晶焼鈍後に熱間圧延時の未再結晶粒が残存しやすくなり、均一で異方性の少ない集合組織が得られなくなる。また、冷延圧下率が80％を超えると、再結晶後の集合組織に（111）が多くなり、高い磁束密度を得ることが難しくなる。例えば、最終仕上げ板厚が0.35ｍｍの場合には、熱延板の許容板厚は1.0〜2.33ｍｍの範囲である。また、最終板厚が0.2ｍｍの場合には、熱延板の許容板厚は0.571〜1.33ｍｍの範囲である。
【００４８】
その後、鋼板張力を２MPa以下、Ｐ(H20)／Ｐ(H2)で表される雰囲気酸化性を0.010以下にして、500〜800℃間の平均昇温速度を25℃／ｓ以上として加熱し、900〜1050℃の焼鈍温度で均熱保持した後、平均冷却速度20℃／ｓ以下で冷却する再結晶焼鈍を施すことで、本発明の電磁鋼板を得ることができる。
【００４９】
再結晶焼鈍時における500〜800℃問の平均昇温速度を25℃／ｓ以上にすることで、（111）方位粒が減少し、（100）および（110）方位粒が増加する。また、鋼板張力を２MPa以下にすることで、鋼板幅方向及び対角線方向の磁気特性が向上する。すなわち、鋼板張力が２MPaを超えると、鋼板長手方向の磁気特性に比べて幅方向及び対角線方向の磁気特性が大幅に劣化する。さらに、再結晶焼鈍時におけるＰ(H20)／Ｐ(H2)で表される雰囲気酸化性を0.010以下にすることで、焼鈍時に生成する鋼板表層でのサブスケール形成および微細粒生成を抑制することができ、磁気特性の向上に寄与する。加えて焼鈍温度を900〜1050℃にすることで結晶粒径を最適化でき、磁気特性の向上に有効に作用する。また、再結晶焼鈍において、焼鈍温度からの冷却を、平均冷却速度20℃／ｓ以下で行うことで、冷却歪みが低減でき、特に鋼板対角線方向の磁気特性を向上させることができる。なお、再結晶焼鈍に引き続いて、既知のコーティング処理を行ってもよい。
【実施例】
【００５０】
表１に示す成分組成を有する鋼スラブを、ガス加熱炉により1100℃に加熱した後、熱間圧延により2.0ｍｍ厚の熱延板とした。この際、仕上げ圧延の出側温度（ＦＤＴ）を表２に示すように変更した。引き続き、1000℃、30秒の熱延板焼鈍を行った後、１回の冷間圧延にて最終板厚0.35ｍｍにした。その後、500〜800℃間の平均昇温速度、鋼板張力、雰囲気酸化性Ｐ(H20)／Ｐ(H2)、焼鈍温度および平均冷却速度を表２に示す種々の条件で再結晶焼鈍（仕上げ焼鈍）を行った後、表２に示す冷却速度で冷却した。なお、上記焼鈍温度での焼鈍時間は10秒（一定）とした。
【００５１】
得られた試料から、（ａ）圧延方向（Ｌ方向）、圧延直角方向（Ｃ方向）および圧延方向に対して45°をなす方向（Ｄ方向）のエプスタイン試験片を採取し、磁気特性を測定した。さらに22極・24スロット、定格トルク10Nmのモジュラー型モータを試作してそのコギングトルクを測定した。かくして得られた結果を表２に示す。
【００５２】
【表１】
2006144036.tif 000003
【００５３】
【表２】
2006144036.tif 000004
【００５４】
表２から明らかなように、素材（鋼板）特性がこの発明で規定した関係を満足するものはいずれも、コギングトルクの値が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、磁気異方性が小さい高グレードの無方向性電磁鋼板を安定して得ることができる。したがって、本発明の無方向性電磁鋼板を用いれば、コギングトルクが小さい優れた特性を有するモジュラー型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】種々の供試鋼板について、磁気特性（２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値）とコギングトルクの関係を示す図である。
【図２】２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値が0.98以上である種々の供試鋼板について、磁気特性（[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）＋２×Ｂ50（Ｄ）]／４）とトルクの関係を示す図である。
【図３】図１で用いた種々の供試鋼板について、磁気特性（２×Ｂ10（Ｄ）／[Ｂ10（Ｌ）＋Ｂ10（Ｃ）]値および２×Ｂ50（Ｄ）／[Ｂ50（Ｌ）＋Ｂ50（Ｃ）]値）とコギングトルクの関係を示す図である。
【図１】
2006144036.tif 000005
【図２】
2006144036.tif 000006
【図３】
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