(57)【要約】【課題】磁区細分化処理の有無および磁区細分化処理による鉄損低減効果の有無を簡便かつ容易に判別できる方法を用いて方向性電磁鋼板を加工する方法を提案すると共に、その加工方法に適した方向性電磁鋼板を提供する。【解決手段】方向性電磁鋼板を加工する前、加工中および加工後のいずれかの段階で、当該方向性電磁鋼板の少なくとも一部分を、例えば、磁性流体をフィルムで挟み込んだマグネットシート等の磁気的な方法で磁区細分化の有無を判別し、その後の充当先または次工程を決定することを特徴とする方向性電磁鋼板の加工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性電磁鋼板を加工する前、加工中および加工後のいずれかの段階で、当該方向性電磁鋼板の少なくとも一部分の表面磁区構造を視覚化可能な磁気的な方法で磁区細分化の有無を検査することを特徴とする方向性電磁鋼板の加工方法。
【請求項２】
前記磁区細分化の有無を判別した後、充当先または次工程を決定することを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の加工方法。
【請求項３】
上記磁気的な方法に、磁性流体をフィルムで挟み込んだマグネットシートを用い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加工方法。
【請求項４】
磁区細分化の有無を判別することができる磁気的器具を付帯してなることを特徴とする方向性電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁区細分化処理が施された方向性電磁鋼板の加工方法と、その方向性電磁鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、主として変圧器や電気機器等の鉄心材料として用いられるものであるため、磁気特性に優れていること、特に、省エネルギーの観点から、鉄損特性に優れることが強く求められる。方向性電磁鋼板の鉄損を低減するためには、二次再結晶粒を｛１１０｝＜００１＞方位（いわゆる「ゴス方位」）に高度に揃えてやることや、製品鋼板中の不純物量をできる限り低減することが重要となる。
【０００３】
しかしながら、結晶方位の制御や、不純物の低減は、現在までに、かなり高度なレベルまで到達しており、これ以上の改善は、製造コストとの兼ね合いから限界がある。そこで、鋼板の表面に、何らかの物理的な手法で不均一性(歪)を導入して磁区の幅を細分化することで鉄損を低減する磁区細分化技術が開発され、実用に供されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、最終製品板にレーザを照射し、鋼板表層に高転位密度領域を導入して磁区幅を狭くすることで、鉄損を低減する技術が提案されている。また、特許文献２には、鋼板に電子ビームを照射することで磁区幅を制御する技術が提案されている。また、特許文献３には、鋼板表面にエッチングで物理的な溝を形成し、磁区幅を制御する技術が提案されている。これらの磁区細分化技術は、大きな鉄損改善効果が得られるため、上述した技術以外にも、多くの技術が開発されている。
【０００５】
上記のような磁区細分化技術の中で、レーザ照射や電子ビーム、分子ビームの照射等の物理的手段による磁区細分化処理は、鋼板表面に熱歪みや加工歪み等を導入することで、磁区細分化を図っている。そのため、これらの方法では、通常、鋼板表面に被成されたコーティング被膜に照射痕と称される被膜損傷が発生する。この鋼板表面の照射痕は、目視によっても簡単に確認することができる。
【０００６】
ところで、方向性電磁鋼板をトランスの鉄心材料として用いる場合には、トランスの部品形状に加工した鋼板を積層して用いることが多く、鋼板表面に被成されたコーティング被膜は、鋼板同士の絶縁性を保持する重要な役割を担っている。したがって、コーティング被膜が損傷した場合には、鋼板同士の絶縁性を確保するため、再度、コーティング処理を施さなければならない。この問題点に対しては、例えば、特許文献４には、鋼板表面の絶縁コーティングを損傷させることなく磁区細分化を施す技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−０２２５２号公報
【特許文献２】特公平０６−７２２６６号公報
【特許文献３】特公平０３−６９９６８号公報
【特許文献４】特公平０５−３２８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献４の技術は、鋼板表面に被成されたコーティング被膜の照射痕を目視によっても確認する（視認する）ことを困難とする。また、従来の特許文献１や特許文献２等に開示の磁区細分化技術も、技術的な進歩によって、照射痕が不明瞭となり、視認することが難しくなりつつある。
【０００９】
そのため、方向性電磁鋼板のコイルを変圧器の鉄心等に供するため、スリット加工や斜角切断加工等の加工を行おうとした際、しばしばその素材コイルが磁区細分化処理を施したものであるか否かを判断できない場合が生じている。また、加工後の部材の場合、磁区細分化したものと、磁区細分化をしていないものとが混在していたときや、磁区細分化処理装置の不具合等で、鋼板の一部の磁区細分化が不完全であったり、成されなかったりしたときには、両者を区別することが難しくなりつつある。特に、照射痕が不明瞭である場合、広幅のままの素材鋼板であれば幅方向のいずれかの位置で照射痕を視認することができるが、素材鋼板をスリットし、さらに、切断などして小さな部材となったときには、視認領域が限られるため、照射痕の有無を確認することが極めて困難となる場合が生じる。
【００１０】
また、熱歪みや加工歪み等を導入して磁区細分化した鋼板は、歪取焼鈍を施した場合には、上述した歪みが除去されるため、たとえ鋼板表面に照射痕が視認できるからといって、所期した鉄損低減効果を得ることはできないという別の問題もある。
【００１１】
なお、磁区細分化処理の有無や、磁区細分化処理による鉄損低減効果の有無は、鋼板から試料を採取し、鉄損を測定すれば判別することはできる。しかし、スリット加工や斜角切断等を行う加工ユーザでは、鋼板表面のコーティング被膜に照射痕がある場合には、目視により磁区細分化の有無を判断しており、方向性電磁鋼板の鉄損を測定することまでは、通常、行っていない。そのため、素材鋼板のとり違えや、加工部材への異材の混入等のため、製造した変圧器の所期した特性が得られないという事態が発生することがある。
【００１２】
本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁区細分化処理の有無および磁区細分化処理による鉄損低減効果の有無を簡便かつ容易に判別できる方法を用いて方向性電磁鋼板を加工する方法を提案すると共に、その加工方法に適した方向性電磁鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、上記課題の解決に向け、鋼板表面外観の目視判定に頼ることなく磁区細分化処理の有無および効果（以降、これらを「磁区細分化の有無」とも略記する）を確認する方法について鋭意検討を重ねた。その結果、磁区細分化の有無を判別するには、磁区を何らかの方法で観察することが最も有効であることに想到した。すなわち、磁区は、例えば、鋼板から試料を切り出して、カー効果顕微鏡や電子顕微鏡などの特殊な装置を用いることで容易に確認することもできるが、発明者らは、より簡便な方法について検討した結果、例えば、磁性流体（コロイド状磁性体）を内封したマグネットシートのような観察器を用いれば、鋼板から試験片を切り出す必要もなく、磁区を視覚化し、目視で直接視認することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、方向性電磁鋼板を加工する前、加工中および加工後のいずれかの段階で、当該方向性電磁鋼板の少なくとも一部分の表面磁区構造を視覚化可能な磁気的な方法で磁区細分化の有無を判別することを特徴とする方向性電磁鋼板の加工方法を提案する。
【００１５】
本発明の方向性電磁鋼板の加工方法は、前記磁区細分化の有無を判別した後、充当先または次工程を決定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の方向性電磁鋼板の加工方法は、前記磁気的な方法に、磁性流体をフィルムで挟み込んだマグネットシートを用いることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、磁区細分化の有無を判別することができる磁気的器具を付帯してなることを特徴とする方向性電磁鋼板である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、方向性電磁鋼板に施された磁区細分化の有無を簡便かつ容易に視認し、判別した上で、その鋼板の充当先やその後の工程を決定することが可能となるので、素材の取り違えや、加工部材への異材の混入等を確実に防止することが可能となり、ひいては、高品質の最終製品（変圧器等）を安定して製造することが可能となる。したがって、本発明によれば、変圧器等における特性不具合を防止することができるだけでなく、メーカーとユーザ間の品質上のトラブルの撲滅にも大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】磁気的方法で、磁区細分化の有無を確認できることを示す写真である。
【図２】製造した変圧器の鉄損値（無負荷損）のバラつきを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明の方向性電磁鋼板の加工方法は、方向性電磁鋼板をスリット加工あるいは剪断加工して、トランス等の鉄心材料を製造するに際して、加工を開始する前、加工中あるいは加工後のいずれかの段階で、上記方向性電磁鋼板の少なくとも一部分の表面磁区構造を視覚化可能な何らかの磁気的な方法で、磁区細分化の有無（磁区細分化処理の有無、磁区細分化処理効果の有無）を判別することを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、上記の磁区細分化の有無の判別に用いる磁気的な方法とは、例えば、磁性流体（液体）をフィルム状のシートの中に均一に分散させたマグネットシートを用いることができる。このマグネットシートは、磁力線の発生部に接触させると磁性流体が反応するので、その分布状況から磁力線の強弱や磁極の境目を知ることができる。図１は、市販のマグネットシート（（株）シグマハイケミカル社製マグネットビュアー：ＭＶ−９５）を、磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板の上に載せたときに現われる磁区パターンを示したものであり、矢印を付した位置に線状の磁区細分化処理が施されていることが視認できる。詳細な磁区構造までは確認できないが、磁区細分化処理の有無や磁区細分化処理された領域の判別は十分に可能である。
【００２２】
また、磁区細分化の有無の判別方法としては、例えば、鋼板コイルやフープの表面にマグネットシートを接触させ、出現した磁区パターンを目視観察して磁区細分化の有無を判定したり、上記磁区パターンをカメラで撮像し、画像処理して磁区細分化の有無を自動判定したりするようにしてもよい。
【００２３】
また、上記方向性電磁鋼板の少なくとも一部分とは、加工を開始する前の段階においては、素材コイルの幅方向および／または長手方向の少なくとも一部について、加工中の段階とは、スリットしたコイル（フープ）の長手方向の少なくとも一部について、加工後の段階とは、素材コイルあるいはスリットコイルから剪断加工または打抜加工等して得た製品部材の少なくとも一部のことをいう。
【００２４】
そして、本発明の加工方法では、上記のようにして磁区細分化の有無を判別した結果に基き、充当先または次工程を決定する。例えば、加工を開始する前の段階で磁区細分化の有無を判別した場合、素材コイルが磁区細分化されていると判定したときには、そのまま本来の用途に充当し、一方、磁区細分化されていないと判別したときには、その素材コイルのまま充当先を変更する。また、加工中のスリットコイルあるいは加工後の部材の段階で磁区細分化の有無を判別した場合、磁区細分化に異常がないときには、そのまま本来の用途に充当し、磁区細分化が無いまたは部分的に抜けがある等の異常が認められたときには、そのスリットコイルあるいは加工部材を、他の充当先に変更したり、格落ち処理したりして次工程を変更する。このようにして磁区細分化処理されていないコイルあるいはコイルの一部分を判別、除去することで、高品質の製品（トランス）を安定して製造するこが可能となる。
【００２５】
なお、上記磁区細分化に用いる磁気的な検知手段は、方向性電磁鋼板の加工ラインに検査器具あるいは検査装置として予め設置または備えておいてもよいが、材料メーカーから方向性電磁鋼板を出荷する際、その鋼板コイルに付帯させるようにしてもよい。
【実施例】
【００２６】
下記Ａ〜Ｃ３種類の磁区細分化処理を施した板厚：０．２３ｍｍ、幅：１１００ｍｍの方向性電磁鋼帯を、幅１５０ｍｍにスリット加工して７条とし、さらに、各条を長さ方向に１０分割して、１種類の素材鋼帯から７０本のスリットコイルを得た。次いで、上記スリットコイルを２つのグループに分け、一つのグループは、各スリットコイルの最外巻部において、磁性体コロイドを利用した磁区観察器；マグネットビュアー（（株）シグマハイケミカル社製；ＭＶ−９５）を用いて、磁区細分化処理の有無および磁区細分化処理の異常（磁区細分化処理が不十分）の有無を確認し、処理が視認できなかったり、異常が確認されたりしたコイルは、トランス製造に使用するコイルから除外した（発明例）。なお、異常が確認されたコイルは、スリット前の素材鋼帯の幅方向端部から発生していた。また、他のグループは、磁区細分化処理の有無および異常の確認を行うことなく、そのままトランスの製造に使用した（比較例）。
【００２７】
＜方向性電磁鋼板の種類＞
Ａ：レーザ光のビーム径を１００μｍに絞って照射強度を高めて磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板（レーザ光による被膜損傷が十分視認可能）
Ｂ：Ａの処理条件において、レーザ光の走査速度を高め、実行滞在時間を低減して磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板（レーザ光による被膜損傷の視認が部分的に不可能）
Ｃ：レーザ光のビーム径を３００μｍに広げて照射強度を下げて磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板（レーザ光による被膜損傷の視認が全く不可能）
【００２８】
次いで、上記Ａ〜Ｃの発明例および比較例の計６グループのそれぞれのスリットコイルを斜角剪断等してトランス部材に加工し、これらを積層して３相３脚の鉄心構造（重量８００ｋｇ）に組み上げ、油を満たしたタンク内に設置して容量１０００ｋＶＡの変圧器を、各グループ１０台ずつ製造し、出荷テストである無負荷損の測定を行った。なお、上記Ａ〜Ｃの鋼板から製造される変圧器の目標無負荷損は、ＡがＷ１７／５０≦０．９３Ｗ／ｋｇ、ＢがＷ１７／５０≦０．９６Ｗ／ｋｇおよびＣがＷ１７／５０≦０．９５Ｗ／ｋｇである。
【００２９】
上記変圧器の無負荷損の測定結果を図２に示す。
図２から、被膜損傷が視認可能なＡの鋼板から変圧器の鉄心を製造した場合には、発明例、比較例ともに１０台すべての変圧器が目標無負荷損の目標値をクリアできている。これに対して、被膜損傷の視認が難しいＢおよび全く視認できないＣの鋼板から製造した場合には、磁区細分化処理の有無を確認した発明例では１０台すべてが目標無負荷損の目標値をクリアできているが、磁区細分化処理の有無を確認しなかった比較例ではＢおよびＣの鋼板とも１０台のうちの１台が、目標無負荷損の目標値をクリアできていない。
この原因は、発明例では、磁区観察器でスリットコイルにおける磁区細分化処理の有無を確認しているため、磁区細分化処理に異常が確認されたスリットコイルを除外できているのに対して、磁区細分化処理の有無を確認していない比較例では、目視で判別できるＡのコイルしか、磁区細分化処理の異常部分を有するコイルを除外できない。そのため、目視で判別し難いＢや判別できないＣのコイルから製造した変圧器では、無負荷損が目標値以上となる製品が発生したものと考えられる。
【図１】
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【図２】
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