(57)【要約】【課題】高磁束密度で非常に低い鉄損の得られる方向性電磁鋼板を提供することにある。更に磁歪も小さい方向性電磁鋼板を提供すること。【課題を解決するための手段】レーザビームを照射して鉄損を低減した方向性電磁鋼板において、８００Ａ／ｍの磁化力で発生する鋼板の磁束密度Ｂ８が１．９２Ｔ以上であり、且つ結晶粒内にβ角の絶対値が０°の部分と２°以上の領域を同時に含む結晶の合計面積率が全鋼板面積の３０％以上である。また、結晶粒内におけるβ角の絶対値が２°以上の領域の面積率が当該結晶粒面積の２０％以上、且つ７０％以下である。また、レーザビームの表面照射痕の圧延方向幅またはレーザ照射部に形成される環流磁区の圧延方向幅が１０μｍ以上、且つ２００μｍ以下とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを照射して鉄損を低減した方向性電磁鋼板であって、８００Ａ／ｍの磁化力で発生する鋼板の磁束密度をＢ８とし、圧延方向と磁化容易軸（１００）＜００１＞の角度偏差の板厚方向成分をβ角として、Ｂ８が１．９２Ｔ以上であり、且つ結晶粒内にβ角絶対値が０．５°以下の領域と２°乃至６°の領域を同時に含む結晶粒の合計面積が鋼板全面積中に占める割合をＲｓとしたとき、Ｒｓが３０％乃至１００％であることを特徴とする磁気特性の優れた方向性電磁鋼板。
【請求項２】
結晶粒内において、β角絶対値が２°乃至６°の領域の合計面積が当該結晶粒の全面積中に占める割合の鋼板全体での平均値をＲｔと定義したとき、Ｒｔが２０％乃至７０％であ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。
【請求項３】
レーザビームの表面照射痕の圧延方向幅、またはレーザ照射部に形成される環流磁区の圧延方向幅が１０μｍ乃至２００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気特性の優れた方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記請求項３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記レーザビームを発生するレーザ装置がファイバコア径が５μｍ乃至４００μｍのファイバレーザであ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方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを照射することにより鉄損を低減した磁気特性の優れた方向性電磁鋼板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄の結晶の磁化容易軸が鋼板製造工程の圧延方向にほぼそろった電磁鋼板は方向性電磁鋼板とよばれ、トランス鉄芯の材料として非常に優れている。方向性電磁鋼板の性能を示す重要な指標は、磁束密度、鉄損、および磁歪である。
磁束密度は、結晶の磁化容易軸のそろった度合い、すなわち結晶方位性が高い材料ほど大きくなる傾向がある。磁束密度を表すパラメータとして一般にＢ８［Ｔ］が用いられ、これは磁化力８００Ａ／ｍにおいて鋼板に発生する磁束密度である。すなわち、Ｂ８の値が大きい素材ほど結晶方位性が高く、一定の磁化力で発生する磁束密度が大きくなるため、小型で効率の優れたトランスが製造できるという利点がある。
鉄損の指標は一般にＷ１７／５０［Ｗ／ｋｇ］が用いられる。Ｗ１７／５０は最大磁束密度１．７Ｔ、周波数５０Ｈｚで交流励磁したときの鉄損値であり、小さい方が効率の高いトランスが製造できる。
磁歪はトランスの騒音を表す指標となるパラメータであり、一定の磁化力の下での圧延方向の鋼板の伸縮率を示す値である。この値が大きい素材をトランス鉄芯に用いると交流磁界においては騒音が大きくなる傾向がある。
【０００３】
すなわち磁束密度が高く、鉄損と磁歪が低い程、トランス素材として性能の優れた方向性電磁鋼板となる。中でも、鉄損は最も重要な指標であり、様々な鉄損低減の方策が考案されてきた。
鉄損は渦電流損とヒステリシス損に分離され、方向性電磁鋼板では渦電流損が鉄損の半分以上を占める。ヒステリシス損はＢ８が高い素材ほど低い傾向にあり、鉄損低減の観点で高Ｂ８素材の開発が行われてきた。
渦電流損は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、材料の薄手化で低減されてきている。一方、異常渦電流損は圧延方向の磁区である１８０°磁区の磁壁間隔が狭い程低減されることが磁区構造の詳細な研究により解明された。そこで磁区の細分化技術が種々考案されてきた。
【０００４】
その中で最も磁区細分化効果が高く、実用的な技術はレーザを用いる方法である。特許文献１には、ＹＡＧレーザの照射により圧延方向にほぼ垂直で周期的な線状の残留歪みを導入し、鉄損を低減する方法が開示されている。この方法は、残留歪みを起点として発生する環流磁区が、その近傍の静磁エネルギーを増加させるため、そのエネルギー不均一性を鋼板全体で緩和するように１８０°磁区が細分化するという原理に基づいている。この技術は一般にレーザ磁区制御と呼ばれ、非常に高い鉄損低減効果があり、また導入される環流磁区の体積は比較的少ないため、素材の結晶方位性にはほとんど影響せずＢ８の変化もほとんどないという特徴がある。残留歪を利用して鉄損を低減した電磁鋼板は、トランスの製造過程で歪取り焼鈍を行う巻トランスには使用できないが、歪取り焼鈍を行わない積トランスには適している。
【０００５】
歪取り焼鈍にも耐えられる磁区制御方法として、例えば特許文献３に示されるように、表面に溝を形成する方法がある。この方法の原理として、溝部の壁面での磁極生成による静磁エネルギー増加に基づく磁区細分化効果があると考えられている。しかし、溝部の空隙が磁束の流れを阻害するためＢ８が低下する傾向にあり、小型化が要求されるような大型積トランスには不適である。従って、高性能な積トランス材料にはレーザ磁区制御材が最も適した鋼板である。
レーザ磁区制御技術として様々な方法が開示されており、例えば、特許文献２にはパルス発振ＣＯ２レーザを用いる方法、また、上記特許文献１には連続発振ＹＡＧレーザを用いて、照射ビーム径、パワー、走査速度等を規定し、しかも表面照射痕が発生しない方法も開示されている。
【０００６】
図２は、Ｗ１７／５０平均値とＢ８の関係のレーザ照射前後の変化を示した模式図である。図中の点線で示されるように、Ｂ８増加に対してＷ１７／５０は低下するというほぼ線形の関係にある。レーザ磁区制御後は、Ｂ８はほとんど変化なく、渦電流損が低下する結果、Ｂ８とＷ１７／５０は線形関係を維持したまま、低Ｗ１７／５０側にほぼ平行移動する。すなわち、全Ｂ８領域にわたり鉄損低下代は同程度であった。しかし、高性能な積トランス材料としては更に低い鉄損が求められており、特にトランス小型化にも有利な高Ｂ８領域での鉄損低減が望まれていた。更に、磁歪を抑制してトランス騒音を低減できる電磁鋼板とその製造方法が望まれていた。
【特許文献１】特公平６−１９１１２号公報
【特許文献２】特開平６−５７３３３号公報
【特許文献３】特公昭６３−４４８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、高磁束密度で非常に低い鉄損の得られる方向性電磁鋼板を提供することにある。更に、磁歪も小さい方向性電磁鋼板と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】
【０００８】
上記課題を達成するための本発明の要旨は次の通りである。
（１）レーザビームを照射して鉄損を低減した方向性電磁鋼板であって、８００Ａ／ｍの磁化力で発生する鋼板の磁束密度をＢ８とし、圧延方向と磁化容易軸（１００）＜００１＞の角度偏差の板厚方向成分をβ角として、Ｂ８が１．９２Ｔ以上であり、且つ結晶粒内にβ角絶対値が０．５°以下の領域と２°乃至６°の領域を同時に含む結晶粒の合計面積が鋼板全面積中に占める割合をＲｓとしたとき、Ｒｓが３０％乃至１００％であることを特徴とする磁気特性の優れた方向性電磁鋼板。
（２）結晶粒内において、β角絶対値が２°乃至６°の領域の合計面積が当該結晶粒の全面積中に占める割合の鋼板全体での平均値をＲｔと定義したとき、Ｒｔが２０％乃至７０％であることを特徴とする（１）に記載の磁気特性の優れた方向性電磁鋼板。
（３）レーザビームの表面照射痕の圧延方向幅、またはレーザ照射部に形成される環流磁区の圧延方向幅が１０μｍ乃至２００μｍであることを特徴とする（１）または（２）に記載の磁気特性の優れた方向性電磁鋼板。
（４）（３）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記レーザビームを発生するレーザ装置がファイバコア径が５μｍ乃至４００μｍのファイバレーザであ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方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、特に高磁束密度の方向性電磁鋼板に於いて、鉄損と磁歪が極めて低い方向性電磁鋼板が提供できる。本発明の方向性電磁鋼板を用いることで、高効率、小型、低騒音のトランスが製造可能である。また前記方向性電磁鋼板をレーザ照射によって製造するにあたり、簡易な方法で安定的に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らは、比較的高いＢ８を持つ方向性電磁鋼板のレーザ磁区制御後の到達鉄損Ｗ１７／５０が、鋼板の結晶構造に依存することを発見し、ある特定のＢ８と結晶構造の関係を持つ素材にレーザを照射することで、従来にない低い鉄損が得られる本発明に至った。更に加えてレーザ照射痕の圧延方向幅、またはレーザ照射部直下に形成される環流磁区の圧延方向幅をある特定の範囲に限定することで磁歪も低い方向性電磁鋼板の発明に至った。以下、本発明の電磁鋼板を説明する。
【００１１】
図２は、方向性電磁鋼板に対してレーザ磁区制御を行った場合の、レーザ照射前後のＢ８とＷ１７／５０の関係である。Ｂ８とＷ１７／５０は単板磁気測定装置で測定した。本実施例の鋼板は、一般的な方向性電磁鋼板の地鉄成分として、Ｓｉ：３．０〜３．４ｍａｓｓ％を含み、比抵抗を上げるような副成分は特に添加されておらず、例えばＣｒの成分濃度は０．０４ｍａｓｓ％以下である。地鉄表面に電気絶縁性の被膜を有しており、板厚は０．２３ｍｍである。
【００１２】
図２の結果より、Ｗ１７／５０のＢ８依存性のバラツキはレーザ照射前では比較的大きいものの、レーザ照射後は特定の線形関係に収束する傾向がある。その中で、本発明者らは図２枠内に示されるような、特に高Ｂ８領域で、線形関係から逸脱して非常に低い鉄損値が得られる鋼板に着目した。そこで、当該鋼板サンプルの結晶方位性に注目して結晶構造を詳細に調べた。
結晶方位性の指標として、圧延方向と磁化容易軸（１００）＜００１＞の角度偏差の板厚方向成分であるβ角を詳細に調べた。結晶方位角はＸ線ラウエ法を用いた。鋼板はコイル状に圧延方向に曲率をつけた状態で高温焼鈍し再結晶させた後平坦としたため、結晶粒内でβ角が圧延方向に変化している。
【００１３】
図１は方向性電磁鋼板の磁区模様を示した図である。判別しやすいように結晶粒界を太線で示してある。図１中に例示として示したように磁区模様が粗い部分がβ角の絶対値がほぼ０°の領域であり、磁区模様が非常に細かな部分がβ角の絶対値が２°から６°の領域である。調査の結果、高Ｂ８領域で線形関係から逸脱して非常に低い鉄損値が得られた鋼板に特徴的なこととして、一つの結晶粒の中にβ角の絶対値が０°の領域（以下β０と呼ぶ）から２°以上、且つ６°以内の領域（以下β２と呼ぶ）までが同時に含まれる結晶粒が比較的多いことを見い出した。ここで、β角の測定に用いたＸ線ラウエ法の測定精度は±０．５°である。従って、β０領域のβ角絶対値の実効範囲は０．５°以下と規定する。β０とβ２が同時に含まれる結晶粒を図１に結晶粒Ａとして示す。本発明者らは、この様な結晶粒が一定量以上含まれることが、レーザ磁区制御を実施した後に非常に低い鉄損を提示する原因と推測した。そこで、これを実証するため以下の検証実験を行った。
【００１４】
まず、圧延方向に長い６０ｍｍ×３００ｍｍの鋼板サンプルにおいて、β０とβ２を同時に含む結晶粒の合計面積が鋼板全面積中に占める割合をＲｓと定義した。単板磁気測定器を用いて同サンプルのＢ８、レーザ照射前後のＷ１７／５０を測定した。表１はＢ８＝１．９２Ｔ近傍でほぼ一定の鋼板における、Ｒｓとレーザ前後のＷ１７／５０の測定結果である。この結果より、同等のＢ８において、Ｒｓが３０％を超えるような鋼板はレーザ照射前の鉄損は多少高い傾向があるものの、レーザ照射後の鉄損はＲｓが３０％未満の鋼板に比べて非常に低い値を示すことがわかった。
【００１５】
次に表２に示すように、Ｒｓが４０％程度でほぼ一定で、Ｂ８に差違のあるサンプルを準備し、同様にレーザ照射前後のＷ１７／５０を調べた。その結果、Ｂ８が１．９２Ｔ未満とそれ以上の鋼板を比べると、後者の方がレーザ照射後のＷ１７／５０が顕著に低いことが判明した。
従って、Ｂ８が１．９２Ｔ以上で、且つＲｓが３０％を超えるような鋼板にレーザ磁区制御した方向性電磁鋼板では、他の鋼板に比べ非常に低い鉄損が得られるという知見を得た。
更に、本発明者らは上記本発明の条件を満たす鋼板において、β２領域の面積率の影響を検討した。そこで、本発明の特徴を満たす、Ｂ８＝１．９２５〜１．９４０Ｔ、Ｒｓ＝３０〜４０％の素材において、各結晶粒内におけるβ２の占有面積率の鋼板全体での平均値をＲｔ（％）で定義しＲｔの異なる素材を用意し、レーザ磁区制御前後の特性を調べた。結果を表３に示す。これより同等のＢ８、Ｒｓ値を持つ素材でも、Ｒｔが２０％から７０％の場合にレーザ照射後の鉄損はより低い値であることが判明した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【表２】
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【００１８】
【表３】
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【００１９】
この様な特性が得られる理由について以下に考察する。
まず、β０、β２領域の磁区構造の基本性質について説明する。
結晶粒の中でβ０領域は方向性電磁鋼板として理想的な結晶方位を持ち、１８０°磁区を形成する。しかし、この様な領域では磁化成分がすべて圧延方向を向いているため鋼板表面に現れる表面磁極が発生しにくく、そのため磁壁間隔によらず静磁エネルギーが低く、磁壁の生成エネルギーを下げる方向で磁壁間隔は広くなる。磁壁間隔が広いほど同じ磁束密度の変化に対する磁壁の移動速度が大きくなる。磁壁が移動した部分の磁化方向が反転することに伴う局所的渦電流は、磁壁移動速度の二乗に比例するので、磁壁間隔が広く磁壁数が少ないと異常渦電流損は増える。よって、レーザ照射による磁区細分化作用がない状態では、β０領域では１８０°磁壁間隔が広い磁区構造を持ち、また異常渦電流損が比較的大きい。
【００２０】
一方、β角の絶対値が２°以上、且つ６°以下のβ２領域では板厚方向の磁化成分ベクトルを持つため表面磁極が発生し易く、１８０°磁区は形成されるものの、表面磁極発生により、静磁エネルギーが増大する。しかし、この表面磁極は、板厚方向に磁化した環流磁区を発生させることで静磁エネルギーを緩和し、同時に１８０°磁壁間隔は多少狭くなって、異常渦電流損は減少する。よって、レーザ照射による磁区細分化作用がない状態において、β２領域では多少狭い１８０°磁壁間隔の中に環流磁区が存在する磁区構造を持ち、β０領域に比べると異常渦電流損は小さい。尚、β角が６°を超えるような領域では理想結晶方位からのズレが過大であるため、安定的に１８０°磁区が形成されず、またＢ８も大きく低下させるため良好な磁気特性が得られない。よって、本発明のβ２領域の定義はβ角が２°以上、６°以下とした。
β０、β２領域がそれぞれ別々の結晶粒に存在すると、β０とβ２領域の相互作用はほとんどなく、それぞれ独立の静磁エネルギーバランスにより、上述のような独自の磁区構造を持つと考えられる。
【００２１】
次に、外部磁界が印加された場合に、β０、β２領域の磁束密度、および透磁率について説明する。
外部から交流磁界が印加されると、磁壁は動き、磁化方向が外部磁界と同じ方向の磁区は幅が広がり、反対方向の磁区は幅が狭くなる。β０領域では磁区幅が拡大しても静磁エネルギーが増大しないため磁壁は移動しやすいが、β２領域では磁区幅の拡大に伴い静磁エネルギーが増大するため、拡大した磁区の中で環流磁区が増大して静磁エネルギーを緩和しようとする。この環流磁区の発生過程は磁壁の移動に対する抵抗力となり、それはβ角の絶対値の増大とともに増加する。よって、β０領域では一定磁界に対して、より多くの磁束が流れ、つまり磁束密度は高い。反対にβ２領域の磁束密度は小さくなる。すなわち、β角のバラツキが大きい鋼板内では一定磁界において発生する磁束密度の空間的不均一度が大きい。
【００２２】
鉄損測定において、例えばＷ１７／５０は、鋼板で発生する平均磁束密度が１．７Ｔの場合の鉄損である。しかし、鋼板内で空間的に磁束密度のバラツキが発生すると局所的な鉄損値が変化する。ここで鉄損測定時の平均磁束密度をＢｍとし、局所的な磁束密度の平均値からの偏差を△Ｂとする。鉄損は磁束密度の二乗に比例するため、同じ平均鉄損Ｂｍを持つ鋼板でも偏差のない場合と偏差のある場合の鉄損は、それぞれＢｍ２、および（Ｂｍ±△Ｂ）２に比例する。従って、偏差が大きいほど鉄損は大きくなる。よって、磁束密度分布のバラツキが少ない素材、あるいは磁界と発生磁束密度の比率である透磁率の均一度の高い素材ほど鉄損は小さいといえる。
【００２３】
以上の基本的性質を鑑み、本発明の電磁鋼板の結晶構造においてレーザ照射後に非常に優れた鉄損特性が得られる理由を本発明者らは次のように推測している。
本発明のように、結晶粒中にβ０領域とβ２領域が同時に存在する特別な場合、磁壁はβ０領域とβ２領域を貫通することから、β０領域とβ２領域の間で静磁エネルギーが緩和して安定するような磁区構造がとられる。具体的には、β２領域においては、粒界から伸びたスパイク磁区が発生し、且つそれがβ０領域の１８０°磁区に割り込む構造をとることにより静磁エネルギーが緩和されていると考えられる。スパイク磁区は１８０°磁壁からなるが、その先端は閉じており、結晶粒の磁化には寄与しないが、磁区幅が拡大する磁区内では伸び、磁区幅が狭くなる磁区内では縮むことにより磁化に伴う静磁エネルギーの緩和に寄与している。磁壁の移動に伴うスパイク磁区の伸縮は磁壁の移動に対する抵抗となるが、環流磁区の生成消滅に伴う抵抗よりも小さいと考えられる。
【００２４】
この様なβ０領域とβ２領域を含む結晶粒に対して、レーザ照射によって板幅方向に渡り、線状あるいは点列状の環流磁区を形成すると、β０とβ２がレーザによる環流磁区で分断される領域が多数発生する。その結果、β０領域においては、１８０°磁区は細分化され、異常渦電流損は低下する。レーザによる環流磁区でβ０領域から分断されたβ２領域では、もはやβ０領域と静磁エネルギーのバランスをとる必要がなくなり、スパイク磁区は１８０°磁区に変化し、環流磁区を通してβ０領域の１８０°磁壁と連動して結晶粒の磁化に寄与するようになると考えられる。また、磁区は環流磁区で細分化されるため異常渦電流は大幅に減少すると考えられる。
【００２５】
更に、β０とβ２領域をが同じ結晶粒中に近接して存在するため、各領域で発生する磁束密度は平均化される効果があると考えられる。磁束密度の均一化効果はβ０とβ２領域が別々の結晶に分散している場合も多少発生するが、β０とβ２領域が離れるため、効果は本発明の場合の方が顕著であると推測される。すなわち本発明の場合、磁束密度分布のバラツキは小さくなり、鋼板全体の鉄損はより低くなると考えられる。すなわち、結晶粒内にβ０とβ２領域を同時に含む結晶粒を多く含むことにより、レーザ照射後の鋼板の鉄損が大幅に低下すると考えられる。
【００２６】
この様な優れた特性はＢ８が１．９２Ｔ以上の素材において顕著であった。Ｂ８が低い素材では平均的な結晶方位性が低いため、つまりβ２領域内でもβ角が比較的大きい５〜６°の割合が大きいと推測される。その様な結晶構造では、磁化方向は板厚方向に向く傾向が強いため、レーザ照射後のβ２領域のスパイク磁区が１８０°磁区に変化しきれず、すなわち鉄損低下を制限していると推測される。よって、本発明ではＢ８は１．９２Ｔ以上が好ましい。
以上の考察より表１、２に示したように、Ｂ８が１．９２Ｔ以上で且つβ０とβ２領域を多く含む素材、具体的にはＲｓが３０〜１００％の方向性電磁鋼板においてレーザ照射後に非常に優れた鉄損特性が得られたものと考えられる。
【００２７】
次に、β０領域とβ２領域を同時に含まない結晶粒が支配的な素材の場合を考えてみる。例えば、β０領域のみでβ２領域を含まない結晶粒の場合、β０領域では静磁エネルギーは低いため、１８０°磁壁間隔が非常に広く、異常渦電流損は非常に大きくなる。この様な素材にレーザを照射することで磁壁間隔を狭くして、ある程度の異常渦電流損低減は可能であるが、元々広い磁壁間隔を一定幅以下まで狭くするには、より大きなレーザエネルギーが必要となる。しかし、過大なレーザエネルギーを投入するとヒステリシス損の増加が無視できなくなり、その結果、渦電流損とヒステリシス損の合計鉄損で比較した場合は、本発明の電磁鋼板より高い鉄損となる。
逆に、β０領域を含まずβ２領域のみの素材では、β２領域での表面磁極の発生で磁壁間隔はある程度細分化されており、レーザ照射前の素材としての異常渦電流損は比較的低い。しかし、理想的な結晶方位を持たないため、レーザ照射後に到達し得る鉄損値としては、理想方位を多く含む本発明の電磁鋼板には及ばない。
【００２８】
従って、β０領域とβ２領域間での静磁エネルギーの緩和作用、すなわちエネルギーバランスの観点から、本発明の電磁鋼板ではβ０領域とβ２領域の体積比率が重要と推測される。体積比率は板厚一定の場合は面積比率で考えることができる。すなわち、β２領域の平均面積比率であるＲｔに最適な範囲があると推測される。Ｒｔが過小であると、前述のβ０領域のみの結晶粒と同じ傾向を示し、またＲｔが過大であればβ２領域のみの結晶粒と同じ傾向を示すと考えられる。逆に、Ｒｔをある特定の範囲に限定すればβ０領域とβ２領域が同時に存在するという本発明の効果が最大限に発揮されると考えられる。以上の考察から表３の結果に示されるように、Ｒｔが２０〜７０％の範囲でより低い鉄損が得られたものと考えられる。
【００２９】
次に、磁歪特性も優れる本発明の電磁鋼板を説明する。
本発明のかかわるレーザ磁区制御技術ではレーザ照射によって鋼板表面の絶縁皮膜が変質、あるいは蒸発し、あるいは場合によっては被膜直下の地鉄が露出し、一部溶融部も発生する場合もある。この照射部は目視観察、あるいは光学顕微鏡観察によって判別可能なレーザ照射痕となる。その際は照射痕の圧延方向幅ｈが定義できる。また、レーザビームの集光パワー密度を低く抑えることで、皮膜の変質や蒸発を避け、照射痕が発生しないレーザ照射も可能である。その際の特徴は、レーザ照射部直下にレーザビーム集光径とほぼ同等の圧延方向幅を持つ環流磁区が形成される。磁区構造は従来から知られている磁区観察方法、例えば２００ｋＶの加速電圧を持つ走査型電子顕微鏡で観察可能であり、環流磁区幅ｈが定義できる。
【００３０】
図３は前記発明の特徴範囲であるＢ８＝１．９３０Ｔ、Ｒｓ＝４０％の電磁鋼板にレーザ照射を行い、レーザ照射痕の幅、または環流磁区幅ｈと磁歪λ１７の関係を調べた結果である。λ１７は最大磁束密度１．７Ｔにおける鋼板の伸縮率であり、これは（１）式で定義される。尚、λ１７の測定は鋼板圧延方向に圧縮応力をかけない状態で交流励磁の周波数５０Ｈｚで測定した。磁化による最大伸縮長さはレーザ変位計を用いて測定した。
λ１７＝（磁化による最大伸縮長さ）／（消磁状態での鋼板長）      （１）
λ１７が大きい程、伸縮量も大きいことを示し、トランスの騒音も大きくなる傾向にある。
【００３１】
レーザ装置としては、ファイバレーザを用い、集光径を１０〜３００μｍの範囲で変更した。圧延方向のレーザ照射間隔は４ｍｍである。ファイバレーザのファイバのコア径は１０μｍ、波長は１．０８５μｍである。図３よりｈ≦２００μｍにおいて磁歪は顕著に低いことが判明した。
【００３２】
ｈが狭い範囲で磁歪が低下する理由について、本発明者らは以下のように考察している。レーザ照射によって生じる環流磁区は磁化成分が圧延方向と異なる。従って、圧延方向に磁化される際には大きな磁気モーメント変化が必要であり、その際、結晶を構成する鉄原子間距離に僅かながら変化を生じると考えられる。従って、環流磁区の導入によって鋼板伸縮特性に影響を与える。ここで圧延方向に幅広の環流磁区が形成されるとその伸縮への影響度は大きくなり、逆に狭ければ伸縮への影響は少ないと考えられる。従って、ｈ＞２００μｍでは磁歪が増大すると考えている。また、ｈが非常に狭い範囲まで磁歪は低い値を維持しているが、ｈ＜１０μｍの領域は実用的なファイバレーザの集光限界以下である。そこで、本発明で良好な磁歪特性が得られる範囲は１０≦ｈ≦２００μｍとした。従って、ｈを本発明の上記範囲に限定した鋼板では磁歪が極めて低いため、騒音の小さいトランスを製造できる。
【００３３】
ｈ≦２００μｍを実現するためには、照射するレーザビームを２００μｍ以下に集光すればよい。ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ等、従来から一般的に使用されているレーザも当然使用可能であるが、ファイバコア径４００μｍ以下のファイバレーザを用いることが最も適する。これはファイバレーザの集光能力はコア径の半分程までは容易に且つ安定的に集光可能であるためである。よって、本発明の方法ではコア径４００μｍ以下のファイバレーザを使用するものである。一方、工業的に利用される波長１〜２μｍのファイバレーザで発振可能な最小コア径は５μｍ程度であり、それ以下では発振モードが成立しにくい。よって、使用するファイバレーザの最小コア径は５μｍとする。
【００３４】
尚、本発明の本質は、方向性電磁鋼板の結晶構造／組織、Ｂ８、及びレーザ磁区制御の適用にあるため、元素組成については上記実施例の素材に限定されるものではない。また、本実施例では板厚０．２３ｍｍの方向性電磁鋼板を用いたが、現在一般的に製造されている板厚０．２７ｍｍ、０．３０ｍｍ等の板厚の方向性電磁鋼板にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の方向性電磁鋼板の結晶粒の説明図である。
【図２】本発明に係わる方向性電磁鋼板のＢ８とＷ１７／５０の関係図である。
【図３】レーザ照射痕の圧延方向幅Ｗと磁歪の関係図である。
【符号の説明】
【００３６】
β０：  圧延方向と磁化容易軸（１００）＜００１＞の角度偏差の板厚方向成分β角の絶対値が０°の領域
β２：  β角の絶対値が２°以上、且つ６°以下の領域
Ａ：  β０とβ２を同時に含む結晶粒
【図２】
2006144058.tif 000006
【図３】
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【図１】
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