(57)【要約】【課題】  板面内加工性と鉄損特性の優れた鋼板及び鉄芯を提供する。【解決手段】  磁気特性の優れた鋼板において、ｒ値が０より大きく４より小さく、円弧状、円状、螺旋状、又は、Ｓ字状に板面内曲げ加工できることを特徴とする板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板、及び、該鋼板からなることを特徴とする板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鉄芯。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気特性の優れた鋼板において、ｒ値が０より大きく４より小さく、円弧状、円状、螺旋状、又は、Ｓ字状に板面内曲げ加工できることを特徴とする板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項２】
前記鋼板が表面処理を施した鋼板であることを特徴とする請求項１に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項３】
前記鋼板が、質量％で、Ｓｉ：０．５〜３．５％、Ａｌ：０．００１〜３．５％、Ｃｒ：０．００１〜２．５％を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項４】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｓｎ、Ｃｕの１種又は２種以上を０．００１〜０．２５％含有することを特徴とする請求項３に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項５】
前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種又は２種以上を０．０００５〜０．０１％含有することを特徴とする請求項３又は４に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項６】
前記磁気特性の鉄損Ｗ10/400が２０．０Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項７】
前記鋼板の板厚が０．１〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項８】
前記板面内加工が、鋼板の有する抗張力の１／３以上１以下で張力を与えながら、かつ、与える張力の１／３以上１以下の面圧を与えながら行う板面内曲げ加工であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項９】
前記鋼板が、板面内曲げ加工後、歪取焼鈍を施した鋼板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性に優れた鋼板からなることを特徴とする板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鉄芯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モ−タやトランスの鉄芯と鉄芯用の鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの観点から各種電気機器の効率向上が求められている。電機機器の効率は各種要因に影響されるが、モーターやトランスの鉄芯で発生する損失である鉄損は比較的大きな比重を占めており、従って、最近では、より鉄損の少ない電磁鋼板が使用される場合が増加している。
【０００３】
このような電磁鋼板を用いて、モ−タやトランス等の積層鉄芯を製造する方法としては、鋼板を打抜き、所定枚数を単位鉄芯として積層し、ボルト締め、カシメ、溶接を用いて固着するのが一般的である。このように固着された積層鉄芯は、巻線コイルの組立て工程を経て、最終的にモ−タやトランスの一部品として組込まれる。
【０００４】
ところで、最近、鉄損を低減する方法として、高合金化による高硬質化、板厚の薄手化が著しく進みつつあり、そのための打抜き工程、積層工程の加工性、生産性低下が問題になってきている。
【０００５】
また、一体打抜きの場合、鋼板全体の特性が反映されるため、ある特定の方向の特性が優れていても、その良さが鉄芯全体の性能として現れないという問題がある。
【０００６】
これらの課題については、これまでも様々述べられている（特許文献１〜９、参照）。
【０００７】
特許文献１には、Ｐ０．０３％未満、Ｂ０．０００５〜０．０１％、平均結晶粒径３０μｍ以下の加工性と磁気特性の優れた高張力無方向性電磁鋼板が開示されている。特許文献２には、Ｃ０．００５％以下、Ａｌ０．１５〜０．５０％、降伏点２３０Ｎ／ｍｍ2以下、降伏伸び１％以下の曲げ加工に優れた無方向性電磁鋼板が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、Ｃｒ１．５〜２０％、Ｓｉ２．５〜１０％、（Ｃ＋Ｎ）１００ｐｐｍ以下、比抵抗６０μΩｃｍ以上、降伏伸び１０％以上の加工性と高周波鉄損特性の優れるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金が開示されている。
【０００９】
特許文献４には、Ｃｒ１．５〜２０％、Ｓｉ２．５〜１０％、（Ｃ＋Ｎ）０．０１％以下で、さらに（Ｐ＋Ｓ）量をＳｉ及びＣｒ量との関係で規定して、比抵抗６０μΩｃｍ以上、平均結晶粒径５〜１００μｍの加工性と高周波磁気特性の優れる無方向性電磁鋼板が開示されている。
【００１０】
特許文献５には、Ｃｒ１．５〜２０％、Ｓｉ２．５〜１０％、Ｃｕ０．０２％以下、（Ｃ＋Ｎ）０．０１％以下、比抵抗６０μΩｃｍ以上の打抜き加工性と高周波磁気特性の優れる無方向性電磁鋼板が開示されている。
【００１１】
特許文献６には、Ｃｒ０．０１〜２０％、Ｓｉ２．５〜１０％、Ｃｕ０．０２％以下、（Ｃ＋Ｎ）０．０１％以下、平均結晶粒径３００μｍ以下、及び、変形双晶発生率８０％以下の加工変形性に優れるシリコンクロム鋼板が開示されている。
【００１２】
特許文献７には、Ｃｒ１．５〜２０％、Ｓｉ２．５〜１０％、Ｃｕ０．０２％以下、（Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｖ＋Ｚｒ）１００ｐｐｍ以下、（Ｃ＋Ｎ）５０ｐｐｍ以下、比抵抗６０μΩｃｍ以上の高周波磁気特性と打抜き加工性の優れる無方向性電磁鋼板が開示されている。
【００１３】
特許文献８には、長手方向のｒ値が４以上である金属板を円弧状、円状、螺旋状、S字状に板面内曲げ加工する製造方法が開示されている。また、特許文献９には、鋼板表面の主要な結晶方位を規定することによる螺旋加工鋼板の積層部品が開示されている。
【００１４】
しかし、これら開示の技術は、高合金化による高硬質化に対する金型磨耗を軽減する技術であり、抜本的に、生産性を大幅に向上することは望めない。
【００１５】
また、一体打抜きした鋼板を用いた鉄芯においては、ある特定の方向における優れた特性が鉄芯全体の性能として現れないという問題がある。さらに、抜本的な生産性向上を狙いとした鋼板表面の主要な結晶方位を規定することによる螺旋加工鋼板の積層部品においては、その結晶方位が磁気容易軸ではないため、鉄芯性能に期待が持てないという問題がある。
【００１６】
これに対して、本発明は、鋼板のr値、又は、主要な結晶方位に関係なく、円弧状、円状、螺旋状、S字状に板面内曲げ加工できる鋼板及び鉄芯であり、かつ、鉄芯性能が優れていることが最大の特徴である。
【００１７】
【特許文献１】特開平１−１６２７４８号公報
【特許文献２】特開平９−２５６１１９号公報
【特許文献３】特開２００１−２７９３９６号公報
【特許文献４】特開２００１−３２０５３号公報
【特許文献５】特開２００２−９７５５８号公報
【特許文献６】特開２００２−１９４５１３号公報
【特許文献７】特開２００２−２４１９０７号公報
【特許文献８】特開平８−２７６２１７号公報
【特許文献９】特開平８−２５１８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
これまで述べてきたように、高合金化による高硬質化の鋼板を用いた鉄芯や、板厚の薄い鋼板を用いた鉄芯は、積層工程における加工性ないし生産性の低下が問題になってきた。
【００１９】
また、一体打抜きした鋼板を用いた鉄芯においては、ある特定の方向における優れた特性が鉄芯全体の性能として現れないという問題がある。
【００２０】
さらに、抜本的な生産性向上を狙いとした鋼板表面の主要な結晶方位を規定することによる螺旋加工鋼板の積層部品においては、その結晶方位が磁気容易軸ではないため、鉄芯性能に期待が持てないという問題がある。
【００２１】
本発明は、かかる問題を回避した板面内曲げ加工と磁気特性の優れた鋼板及び鉄芯を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【００２３】
（１）  磁気特性に優れている鋼板において、ｒ値が０より大きく４より小さく、円弧状、円状、螺旋状、又は、Ｓ字状に板面内曲げ加工できることを特徴とする板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００２４】
（２）  前記鋼板が表面処理を施した鋼板であることを特徴とする前記（１）に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００２５】
（３）  前記鋼板が、質量％で、Ｓｉ：０．５〜３．５％、Ａｌ：０．００１〜３．５％、Ｃｒ：０．００１〜２．５％を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００２６】
（４）  前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｓｎ、Ｃｕの１種又は２種以上を０．００１〜０．２５％含有することを特徴とする前記（３）に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００２７】
（５）  前記鋼板が、さらに、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種又は２種以上を０．０００５〜０．０１％含有することを特徴とする前記（３）又は（４）に記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００２８】
（６）  前記磁気特性の鉄損Ｗ10/400が２０．０Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００２９】
（７）  前記鋼板の板厚が０．１〜０．８ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００３０】
（８）  前記板面内加工が、鋼板の有する抗張力の１／３以上１以下で張力を与えながら、かつ、与える張力の１／３以上１以下の面圧を与えながら行う板面内曲げ加工であることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００３１】
（９）  前記鋼板が、板面内曲げ加工後、歪取焼鈍を施した鋼板であることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鋼板。
【００３２】
（１０）  前記（１）〜（９）のいずれかに記載の板面内曲げ加工性と磁気特性に優れた鋼板からなることを特徴とする板面内曲げ加工性と磁気特性の優れた鉄芯。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、板面内加工性と鉄損特性の優れた鋼板及び鉄芯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】
【００３４】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００３５】
本発明者は、鋼板を用いて鉄芯にする加工方法について、種々の研究を鋭意重ねた結果、板面内曲げ加工性の優れた鋼板及び鉄芯を製造することに成功した。さらに、その鋼板で製造した鉄芯を用い、磁気特性も優れた製品を製造することに成功した。
【００３６】
本発明者は、板面内曲げ加工に関して、鋼板のｒ値に着眼した。ｒ値については、これまで、特許文献８に開示されているように、ｒ値が４以上あれば、板面内曲げ加工が可能である。
【００３７】
しかし、本発明者は、ｒ値が４より小さくても０より大きければ、板面内曲げ加工できることを明らかにした。また、本発明者は、板面内曲げ加工性をより改善する成分組成を見いだした。
【００３８】
まず、鋼板の成分組成を規定する理由について説明する。なお、％は質量％を意味する。
【００３９】
Ｓｉは、鋼板の固有抵抗を高めて渦電流の発生を抑制して鉄損を低減するが、一方、機械強度を高める元素である。本発明鋼板においては、板面内曲げ加工性を確保するために、上限を３．５％とする。また、鉄損低減のため下限を０．５％とする。
【００４０】
Ａｌは、Ｓｉと同様の効果を有する元素である。本発明鋼板においては、板面内曲げ加工性を確保するために、上限を３．５％とする。また、鉄損低減のため下限を０．００１％とする。
【００４１】
Ｃｒも、Ｓｉ、Ａｌと同様の効果を有する元素である。本発明鋼板においては、板面内曲げ加工性を確保するために、上限を２．５％とする。また、鉄損低減のため下限を０．００１％とする。
【００４２】
Ｓｎ、Ｃｕは、ある含有量範囲で板面内曲げ加工性をより改善する効果を有する元素である。０．００１％未満ではその効果が得られず、０．２５％超では偏析影響で板面内曲げ加工性が悪化するので、１種又は２種以上で、０．００１〜０．２５％とする。
【００４３】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒは、板面内曲げ加工性をより改善する効果を有する元素である。この効果の発現を確保するため、下限を１種又は２種以上で０．０００５％とする。一方、過剰の添加は、鉄損特性を劣化させるので、上限を０．０１％以上とする。
【００４４】
次に、鋼板の板面内曲げ加工の態様を規定する理由について説明する。
【００４５】
鋼板の有する抗張力の１／３以上１以下で張力を与えながら、かつ、与える張力の１／３以上１以下の面圧を与えることにより、板面内曲げ加工がより容易になる。この条件を外れる条件で板面内曲げ加工を行うと、鋼板の内外周に板厚偏差が生じたり、内側に挫屈や皺が生じる可能性がある。本発明者は、この事実を実験的に見いだした。
【００４６】
次に、本発明鋼板及び該鋼板からなる鉄芯について説明する。
【００４７】
なお、本発明鋼板として用い得る鋼板は、一般の薄板、表面処理鋼板、無方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板のいずれでも構わない。
【００４８】
上記鋼板を、所定の形状に調整後、板面内で円弧状、円状、螺旋状、又は、Ｓ字状に板面内曲げ加工する。図１に、円弧状、円状、螺旋状、及び、Ｓ字状に板面内曲げ加工した実例の一部を示す。
【００４９】
本発明において、板面内曲げ加工された単位鉄芯としては、曲げ加工後に皺の発生がないものであれば構わない。鋼板の板厚変化で言えば４％以下、急峻度で言えば１％以下が望ましい。
【００５０】
また、板面内曲げ加工の後は、必要に応じて、歪取焼鈍を行なう。
【実施例】
【００５１】
以下に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件及びその組合せを採用し得るものである。
【００５２】
（実施例１）
０．３５ｍｍ厚、フ−プ幅１０ｍｍで、ｒ値が様々な鋼板を、外径１２０ｍｍφ、内径１００ｍｍφ（外内径比１．２）となるように、各鋼板の抗張力の１／２の張力で、その張力の１／２の面圧を付与しながら、積層厚７ｍｍに達するまで、螺旋状に加工した。結果を表１に示す。
【００５３】
また、表１には、鋼板の抗張力の１／２の張力にて螺旋状に加工した例を比較例として示す。表１より、ｒ値が４より小さくても０より大きければ、皺発生がなく板面内加工できることがわかる。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
（実施例２）
被膜を有する０．２３ｍｍ厚、フ−プ幅１０ｍｍの方向性電磁鋼板を、外径１２０ｍｍφ、内径１００ｍｍφ（外内径比１．２）となるように、各鋼板の抗張力の１／２の張力で、その張力の１／２の面圧を付与しながら、積層厚４．６ｍｍに達するまで、螺旋状に加工した。
【００５６】
歪取焼鈍後、一次巻線と二次巻線を施して磁気測定に供した。なお、螺旋加工前のＷ17/50は０．８２Ｗ／ｋｇであった。結果を表２に示す。
【００５７】
表２より、被膜を有する方向性電磁鋼板の長手（圧延）方向を板面内加工することができ、かつ、磁気特性も優れていることがわかる。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
（実施例３）
質量％で、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒを種々含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、フ−プ幅が２０ｍｍの電磁鋼板を、外径１２０ｍｍφ、内径８０ｍｍφになるように、鋼板の抗張力の１／２の張力で、その張力の１／２の面圧を付与しながら円状に加工し、その後、歪取焼鈍を施した。そして、一次巻線と二次巻線を施して磁気測定に供した。結果を表３に示す。表３より、板面内曲げ加工で、Ｗ10/400が２０．０Ｗ／ｋｇ以下の優れた磁気特性を示す鉄芯が得られていることがわかる。
【００６０】
【表３】
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【００６１】
（実施例４）
質量％で、Ｓｉ２．８％、Ａｌ０．５％、Ｃｒ０．０５％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、フ−プ幅が３０ｍｍの０．３５ｍｍ厚無方向性電磁鋼板を、外径２５０ｍｍφ、内径２２０ｍｍφ、コアバック幅１５ｍｍ、ティ−ス長さ７．５ｍｍ、スロット数２４のモ−タコア形状になるように、鋼板の抗張力の１／２の張力で、その張力の１／２の面圧を付与しながら円状に加工し、積層して鉄芯とした。
【００６２】
その後、ティ−スに巻線を施して、コアバック部も含めて磁気測定に供した。結果を表４に示す。表４より、質量％でＳｎ、Ｃｕの１種又は２種以上を０．００１〜０．０１％含有する範囲で、鉄損特性が優れていることがわかる。
【００６３】
【表４】
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【００６４】
（実施例５）
質量％で、Ｓｉ２．９％、Ａｌ０．４％、Ｃｒ０．０６％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、フ−プ幅が３０ｍｍの０．１５ｍｍ厚無方向性電磁鋼板を、外径２５０ｍｍφ、内径２２０ｍｍφ、コアバック幅１５ｍｍ、ティ−ス長さ７．５ｍｍ、スロット数２４のモ−タコア形状になるように、鋼板の抗張力の１／２の張力で、その張力の１／２の面圧を付与しながら円状に加工し、積層して鉄芯とした。
【００６５】
その後、ティ−スに巻線を施して、コアバック部も含めて磁気測定に供した。結果を表５に示す。表５より、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒの１種又は２種以上を０．０００５〜０．０１％含有する範囲で、鉄損特性が優れていることがわかる。
【００６６】
【表５】
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【００６７】
（実施例６）
質量％で、Ｓｉ２．０％、Ａｌ２．０％、Ｃｒ２．５％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、フ−プ幅が３０ｍｍの無方向性電磁鋼板を、外径２５０ｍｍφ、内径２２０ｍｍφ、コアバック幅１５ｍｍ、ティ−ス長さ７．５ｍｍ、スロット数２４のモ−タコア形状になるように、鋼板の抗張力の１／２の張力で、その張力の１／２の面圧を付与しながら円状に加工し、積層して鉄芯とした。
【００６８】
その後、ティ−スに巻線を施して、コアバック部も含めて磁気測定に供した。結果を表６に示す。表６より、板厚０．１０〜０．８０ｍｍの範囲で、鉄損特性が優れていることがわかる。
【００６９】
【表６】
2005120443.tif 000008
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、前述したように、板面内加工性と鉄損特性の優れた鋼板及び鉄芯を提供するものであから、省エネルギー技術の開発を促進するうえで、工業的効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】鋼板を板面内曲げ加工した形状例を示す図である。（ａ）は円弧状、（ｂ）は円状、（ｃ）は螺旋状、（ｄ）はＳ字状の形状を示す図である。
【図１】
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