(57)【要約】【課題】低鉄損で、変圧器に組み込んだときの騒音が小さい方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、鋼板の表層部に局所的に導入され、圧延方向を横切る方向に延びる歪み領域が、圧延方向に周期的間隔ｓ（ｍｍ）で複数形成された方向性電磁鋼板であって、各々の前記歪み領域には、幅方向に200ｍｍ以上にわたり連続的に、圧延方向幅が周期的に変化した還流磁区領域が形成され、各々の還流磁区領域が、鋼板表面における圧延方向の最大幅Ｗmaxの最小幅Ｗminに対する比（Ｗmax／Ｗmin）が1.2以上2.5未満、鋼板表面における圧延方向の平均幅Ｗaveが80μｍ以上、板厚方向の最大深さＤが32μｍ以上、（Ｗave×Ｄ）／ｓが0.0007ｍｍ以上0.0016ｍｍ以下の条件を満たすことを特徴とする。【選択図】図２
2016156047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の表層部に局所的に導入され、圧延方向を横切る方向に延びる歪み領域が、圧延方向に周期的間隔ｓ（ｍｍ）で複数形成された方向性電磁鋼板であって、
各々の前記歪み領域には、幅方向に200ｍｍ以上にわたり連続的に、鋼板表面における圧延方向の幅が周期的に変化した還流磁区領域が形成され、
各々の前記還流磁区領域が、
鋼板表面における圧延方向の最大幅Ｗmaxの最小幅Ｗminに対する比（Ｗmax／Ｗmin）が1.2以上2.5未満、
鋼板表面における圧延方向の平均幅Ｗaveが80μｍ以上、
板厚方向の最大深さＤが32μｍ以上、
（Ｗave×Ｄ）／ｓが0.0007ｍｍ以上0.0016ｍｍ以下
の条件を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の方向性電磁鋼板を得るための製造方法であって、
方向性電磁鋼板の表面上で圧延方向を横切る方向に電子ビームを走査しながら、前記表面に電子ビームを照射して、前記歪み領域を形成する際に、その照射条件が、
加速電圧が90ｋＶ以上、
走査方向と直交する方向のビーム径d1が80μｍ以上220μｍ以下、
走査方向のビーム径d2が、（0.8×d1）μｍ以上（1.2×d1）μｍ以下、
ビームプロファイルがガウシアン形状、
電子ビームが前記表面上で、停止と、移動距離ｐ（ただし、1.5×d2≦ｐ≦2.5×d2）の移動を繰り返しながら走査されること、
の条件を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記停止時間が2μ秒以上であり、前記走査の平均速度が100ｍ／ｓ以上である請求項２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記停止時間が8μ秒以上であり、前記走査の平均速度が30ｍ／ｓ以上である請求項２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記表面上で、電子ビームの幅方向走査長が200ｍｍ以上である請求項２〜４のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記表面上で、電子ビームの幅方向走査長が300ｍｍ以上である請求項２〜４のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項７】
電子ビームの発生源がLaB6である請求項２〜６のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項８】
電子ビームを収束させるためのコイルを２つ以上用いる請求項２〜７のいずれか一項に記載の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、例えば変圧器の鉄心に用いられる方向性電磁鋼板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板が使用される変圧器には、低鉄損と低騒音であることが求められ続けている。変圧器の低鉄損化には、方向性電磁鋼板そのものの低鉄損化が有効であり、そのための技術の一つとして、鋼板表面にレーザ、プラズマ、電子ビーム等を照射することによって磁区を細分化する技術がある。特許文献１には、電子ビーム照射により方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する向きに点列に熱歪みを導入するに当たり、照射点間隔や照射エネルギーを適正化することで、鉄損を低減する技術が記載されている。この技術は、主磁区を細分化するだけでなく、鋼板内部に還流磁区と呼ばれる新たな磁区構造を形成することで、低鉄損を実現するものである。
【０００３】
しかしながら、還流磁区が増大すると変圧器に組み込んだときの騒音が不利となる。これは、還流磁区の磁気モーメントが圧延方向に直交する面内に向いているため、方向性電磁鋼板の励磁過程で圧延方向に向きが変化するのに伴って、磁気歪み（磁歪）を生じるためである。鋼板内部には、その他にランセットと呼ばれる還流磁区が存在するが、交流磁界で励磁中にランセットが生成消失することによっても磁歪が生じる。ランセットは張力付与などにより低減することができ、磁歪も改善することが知られている。一方、上記した磁区細分化により生じる還流磁区も磁歪や変圧器騒音劣化の要因となる。よって、ランセットと同様に低鉄損と低騒音を両立するための還流磁区の適正化が求められている。
【０００４】
電子ビーム法による鉄損と騒音の改善技術としては、以下のものがある。特許文献２には、電子ビームを点状に照射して磁区細分化処理を行う場合に、電子ビームの出力に応じて、一点当たりの滞留時間ｔと点間隔Ｘとの関係を制御することで、優れた鉄損特性及び騒音特性を有する方向性電磁鋼板を提供する技術が記載されている。特許文献３には、電子ビーム照射により磁区細分化処理がされ、熱歪み導入領域の直径Ａと照射ピッチＢとの関係を適正化した方向性電磁鋼板が記載されている。
【０００５】
また、特許文献４には、電子ビーム法によって、還流磁区の圧延方向幅、板厚方向深さ、圧延方向導入間隔を適正化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2012-036450号公報
【特許文献２】特開2012-172191号公報
【特許文献３】特開2012-036445号公報
【特許文献４】国際公開第2014／068962号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２，３では、点列状に電子ビームを照射しているため、形成された還流磁区の形状が低鉄損及び低騒音を両立する観点から十分に適正化できていない。また、特許文献４の技術では、鉄損は低く、還流磁区の圧延方向幅や還流磁区の体積も大きいことからビルディングファクターも小さいことが推定されるが、還流磁区の板厚方向深さを一定以上とするために板厚方向の磁歪が大きくなる傾向があり、騒音を重視する変圧器用途としては、適切ではない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、低鉄損で、変圧器に組み込んだときの騒音が小さい方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような還流磁区形成の考え方は従来にも認められているが、本発明者らは、変圧器の低鉄損と低騒音を両立するための還流磁区の条件として、その板厚方向の深さは大きく、その体積（本明細書では、「還流磁区の圧延方向の平均幅Ｗave×最大深さＤ／周期的間隔ｓ」で定義する。）は小さくすることが有効であることを見出した。そして、このような還流磁区の導入方法として、電子ビーム法が最も有利であることを見出した。電子ビームは鋼板内部への透過能力が高く、照射面からより板厚内部にまで歪みと還流磁区を形成できるからである。
【００１０】
さらに、本発明者らは、ビームの制御性が極めて高く、高度な位置制御が可能な電子ビーム法で、鋼板表面における還流磁区を、圧延方向の幅が周期的に変化した形状とし、圧延方向の最大幅Ｗmaxの最小幅Ｗminに対する比（Ｗmax／Ｗmin）を最適化することによって、従来よりも良好な鉄損・騒音バランスが実現できることを見出した。
【００１１】
そして、本発明者らは、これらの条件を満たす還流磁区を形成するための最適な電子ビーム照射条件を見出した。具体的には、高加速電圧ビームを従来以上に小径化させるとともに、停留と移動を高速で制御する技術である。
【００１２】
本発明は、上記の知見によって完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）鋼板の表層部に局所的に導入され、圧延方向を横切る方向に延びる歪み領域が、圧延方向に周期的間隔ｓ（ｍｍ）で複数形成された方向性電磁鋼板であって、
各々の前記歪み領域には、幅方向に200ｍｍ以上にわたり連続的に、鋼板表面における圧延方向の幅が周期的に変化した還流磁区領域が形成され、
各々の前記還流磁区領域が、
鋼板表面における圧延方向の最大幅Ｗmaxの最小幅Ｗminに対する比（Ｗmax／Ｗmin）が1.2以上2.5未満、
鋼板表面における圧延方向の平均幅Ｗaveが80μｍ以上、
板厚方向の最大深さＤが32μｍ以上、
（Ｗave×Ｄ）／ｓが0.0007ｍｍ以上0.0016ｍｍ以下
の条件を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板を得るための製造方法であって、
方向性電磁鋼板の表面上で圧延方向を横切る方向に電子ビームを走査しながら、前記表面に電子ビームを照射して、前記歪み領域を形成する際に、その照射条件が、
加速電圧が90ｋＶ以上、
走査方向と直交する方向のビーム径d1が80μｍ以上220μｍ以下、
走査方向のビーム径d2が、（0.8×d1）μｍ以上（1.2×d1）μｍ以下、
ビームプロファイルがガウシアン形状、
電子ビームが前記表面上で、停止と、移動距離ｐ（ただし、1.5×d2≦ｐ≦2.5×d2）の移動を繰り返しながら走査されること、
の条件を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１４】
（３）前記停止時間が2μ秒以上であり、前記走査の平均速度が100ｍ／ｓ以上である上記（２）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１５】
（４）前記停止時間が8μ秒以上であり、前記走査の平均速度が30ｍ／ｓ以上である上記（２）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１６】
（５）前記表面上で、電子ビームの幅方向走査長が200ｍｍ以上である上記（２）〜（４）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１７】
（６）前記表面上で、電子ビームの幅方向走査長が300ｍｍ以上である上記（２）〜（４）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１８】
（７）電子ビームの発生源がLaB6である上記（２）〜（６）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１９】
（８）電子ビームを収束させるためのコイルを２つ以上用いる上記（２）〜（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の方向性電磁鋼板は、低鉄損で、変圧器に組み込んだときの騒音が小さい。また、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法によれば、低鉄損で、変圧器に組み込んだときの騒音が小さい方向性電磁鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】磁歪高調波レベルと変圧器騒音との関係を示すグラフである。
【図２】（Ａ）は比較例における、（Ｂ）は本発明の一実施形態における、還流磁区の形状を示す鋼板表面の模式図である。
【図３】還流磁区領域の、（圧延方向の平均幅Ｗave×最大深さＤ）／周期的間隔ｓと、磁歪高調波レベルとの関係を示すグラフである。
【図４】還流磁区領域の、圧延方向の最大幅Ｗmaxの最小幅Ｗminに対する比（Ｗmax／Ｗmin）と、磁歪高調波レベルとの関係を示すグラフである。
【図５】電子ビームの加速電圧と還流磁区領域の最大深さＤとの関係を示すグラフである。
【図６】種々のビームプロファイルの形状を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（方向性電磁鋼板）
まず、本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板（以下、単に「鋼板」ということもある。）を説明する。
【００２３】
本発明に使用される方向性電磁鋼板の種類（成分組成、組織等）は特に限定されず、各種任意の方向性電磁鋼板を使用することができる。
【００２４】
本実施形態の方向性電磁鋼板は、鋼板の表面に張力被膜を有する。張力被膜の種類は特に限定されず、例えば、仕上焼鈍において形成されたMg2SiO4を主成分とするフォルステライト被膜と、さらにその上に形成されたリン酸塩系張力被膜からなる２層被膜とすることができる。また、フォルステライト被膜を有しない鋼板の表面に、リン酸塩系の張力付与型絶縁被膜を直接形成することもできる。前記リン酸塩系の張力付与型絶縁被膜は、例えば、金属リン酸塩とシリカを主成分とする水溶液を、鋼板の表面に塗布し、焼付けることによって形成することができる。
【００２５】
本実施形態の方向性電磁鋼板では、その表面上で圧延方向を横切る方向に電子ビームを走査しながら、前記表面に電子ビームを照射することによって、鋼板の表層部に局所的に導入され、圧延方向を横切る方向に延びる塑性歪み領域が、圧延方向に周期的間隔ｓ（ｍｍ）で複数形成されている。そして、各々の歪み領域には、還流磁区領域が形成されている。
【００２６】
本実施形態では、電子ビーム照射によって張力被膜が損傷を受けない。このため、電子ビーム照射後に補修のための再コートを行う必要がない。そのため、被膜の厚みを過度に厚くすることがなく、鋼板を変圧器用鉄心として組んだ際の占積率を高くすることができる。また、電子ビームは、鋼板の照射する位置を高速かつ複雑に制御できる利点がある。
【００２７】
本実施形態の特徴は、変圧器の低鉄損と低騒音を両立するための還流磁区の条件を見出した点であり、以下に詳細を説明する。
【００２８】
まず、本発明者らは、電子ビーム照射法の場合、変圧器騒音と良い相関がある磁歪パラメータは、磁歪高調波レベルであることに気づいた。ここで、「磁歪高調波レベル」は、レーザドップラー式振動計によって得られた磁歪波形を、100Hz毎の速度成分に分解し、各周波数成分にＡスケール補正した値について、0〜1000Hzまでの範囲で積算した値である。また、磁歪測定時の最大磁束密度は、最大磁束密度1.3〜1.8Tの変圧器騒音と最も相関が高かった1.5Tの値とした。図１は、鋼板表面にフォルステライト被膜及びリン酸塩系張力被膜を有する板厚0.23ｍｍの方向性電磁鋼板に、種々の電子ビーム条件で磁区細分化した際の、磁歪高調波レベルと変圧器騒音との関係を示すグラフである。図１から明らかなように、磁歪高調波レベルは変圧器騒音と良好な相関関係があった。よって、以下の一部の実験では、磁歪高調波レベルを騒音の評価指標として用いた。
【００２９】
ここで、還流磁区の構造に関するパラメータを以下のとおり定義する。
Ｗmax：鋼板表面における圧延方向の最大幅（図２参照）
Ｗmin：鋼板表面における圧延方向の最小幅（図２参照）
Ｗave：鋼板表面における圧延方向の平均幅
Ｄ：板厚方向の最大深さ
なお、還流磁区の圧延方向における周期的間隔は、歪み領域の圧延方向における周期的間隔ｓと実質的に同じとなる。
【００３０】
還流磁区の圧延方向の幅は、磁性コロイド溶液を含んだマグネットビュアーによって鋼板の表面の磁区を観察して求める。「平均幅Ｗave」は、最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗminの相加平均とする。還流磁区の最大深さＤは、化学研磨の方法によって鋼板表面を段階的に減厚していき、上記の観察手法によって還流磁区が観察される最大の減厚量とした。
【００３１】
［板厚方向の最大深さＤが32μｍ以上］
還流磁区の深さは鉄損に影響を及ぼすと考えられている。磁区細分化効果増大のためには、深さがより大きい方が良いが、過度に大きくしすぎると、還流磁区の体積が大きくなって、磁歪を劣化させる。よって、板厚方向の最大深さＤは32μｍ以上50μｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
［（Ｗave×Ｄ）／ｓが0.0007ｍｍ以上0.0016ｍｍ以下］
本発明者らは、還流磁区の体積を小さくすることで低騒音を実現できることを見出した。図３は、鋼板表面にフォルステライト被膜及びリン酸塩系張力被膜を有する板厚0.23ｍｍの方向性電磁鋼板に、電子ビーム条件を変えて磁区細分化して、種々の数珠形状（磁区幅を周期的に変化させた形状）の還流磁区を形成した際の、（Ｗave×Ｄ）／ｓと磁歪高調波レベルとの関係を示した。図中白抜きの点は、鉄損Ｗ17/50が0.70W/kg以上であったデータを示す。（Ｗave×Ｄ）／ｓが小さいほど、磁歪高調波レベルが小さく、低騒音が実現できる。この観点から、本実施形態で（Ｗave×Ｄ）／ｓは0.0016ｍｍ以下とする。一方、（Ｗave×Ｄ）／ｓが低すぎると、磁区細分化効果が小さく鉄損が高い。この観点から、本実施形態で（Ｗave×Ｄ）／ｓは0.0007ｍｍ以上とする。
【００３３】
［還流磁区の鋼板表面における形状］
続いて、還流磁区の最大深さＤは36μｍ、周期的間隔ｓを5ｍｍとし、電子ビーム照射条件（停留点の間隔、ビーム電流）を種々に変更して、鋼板表面における形状を変化させた。その結果、図２（Ａ）のような直線状の還流磁区形状よりも、図２（Ｂ）に示すように、幅方向に連続的に、鋼板表面における圧延方向の幅が周期的に変化した形状の方が、磁歪高調波レベルをさらに低くできることがわかった。図４に、（Ｗmax／Ｗmin）と磁歪高調波レベルとの関係を示す。平均幅は、白点が200〜220μｍであるのに対して、黒点は270μｍとやや大きかった。（Ｗmax／Ｗmin）が1.2以上2.5未満の範囲内で、（Ｗmax／Ｗmin）が1.0、すなわち、直線状の還流磁区の場合に比較して、磁歪高調波レベルが低減した。なお、鉄損はほぼ同じ値を示していた。よって本実施形態で、（Ｗmax／Ｗmin）は1.2以上2.5未満とする。
【００３４】
なお、各々の還流磁区領域は、鋼板表面において幅方向に200ｍｍ以上にわたり連続的に形成されることが好ましく、幅方向全長にわたり連続的に形成されることがより好ましい。200ｍｍ未満の場合、幅方向に生じる還流磁区領域のつなぎ目部が多くなっても鋼板の磁区構造を不均一化し、磁気特性を劣化させるからである。
【００３５】
［鋼板表面における圧延方向の平均幅Ｗaveが80μｍ以上］
Ｗaveが80μｍ未満の場合、狭すぎて十分な磁区細分化効果が得られないため、本実施形態でＷaveは80μｍ以上とする。また、Ｗaveは250μｍ以下とすることが好ましい。250μｍ超えの場合、磁歪が増大しやすいからである。
【００３６】
（方向性電磁鋼板の製造方法）
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板の製造方法は、上記で説明した方向性電磁鋼板を得るものであり、方向性電磁鋼板の表面上で圧延方向を横切る方向に電子ビームを走査しながら、前記表面に電子ビームを照射して、前記歪み領域を形成する。
【００３７】
本発明者らは、鋭意実験を重ね、上記の還流磁区の条件を満たすための好適な電子ビーム照射条件を見出した。
【００３８】
［加速電圧Va：90ｋＶ以上300ｋＶ以下］
加速電圧は高い方が好ましい。これは、電子ビームの物質透過性が高まることにより、被膜を透過しやすくなり、被膜の損傷が抑制されやすくなるだけでなく、歪み領域に形成される還流磁区領域を、板厚方向深くに形成しやすいからである。また、本実施形態では後述のように還流磁区体積を小さくするためにビーム径を極力絞る必要があるが、加速電圧が高いほどビーム径が小さくなりやすい利点もある。図５に、鋼板表面にフォルステライト被膜及びリン酸塩系張力被膜を有する板厚0.23ｍｍの方向性電磁鋼板に、所定の電子ビーム条件（ビーム径200μｍ、走査速度30ｍ／ｓ、走査方向：幅方向）で磁区細分化した際の、電子ビームの加速電圧と還流磁区領域の最大深さＤとの関係を示す。全ての方向性電磁鋼板においてＷ17/50で0.70W/kg未満であった。本条件では、加速電圧を90ｋＶ以上とすることにより、板厚方向の最大深さＤを32μｍ以上とすることができる。なお、その他のビーム条件を適正化すれば、加速電圧を変更させずに、還流磁区深さを増大することも可能である。例えば、電子ビームを同一箇所に長時間照射することにより、熱伝導の影響でより深い領域にまで歪みを導入できる。
【００３９】
一方、加速電圧は高くなると、被照射体から発生するＸ線の遮蔽が困難になることから、実用上は上限を300ｋＶ程度とするのが良い。さらに好ましい加速電圧の下限は150kVである。
【００４０】
［走査方向と直交する方向のビーム径d1：80μｍ以上220μｍ以下］
本実施形態では、還流磁区の体積を小さくするために、電子ビームを小径化した。すなわち、ビーム径d1は220μｍ以下とする。また、ビーム径が過度に狭く、還流磁区の幅が狭くなりすぎると、磁区細分化効果が小さくなるため、ビーム径d1は80μｍ以上とする。より好適なビーム径d1の範囲は、100〜150μｍである。
【００４１】
［走査方向のビーム径d2：（0.8×d1）μｍ以上（1.2×d1）μｍ以下］
ビームを停留と移動を繰り返しながら動かす方法においては、ビーム形状は真円に近いほうが良いことも明らかとなった。これは、ビーム径が楕円状になると、ビームのエネルギー密度が減少するため、ビーム電流を増大させて高エネルギー化する必要があるが、その場合、ビーム径が大きな値になってしまうからである。この観点から、ビーム径d2は（0.8×d1）〜（1.2×d1）μｍとする。
【００４２】
ここで「ビーム径」はd1、d2ともに、スリット法（スリット幅0.03mm）によって測定したビームプロファイルの半値幅で定義する。
【００４３】
［ビームプロファイルがガウシアン形状］
電子ビームは収束のされ方によって、さまざまなプロファイル形状をとり、図６に示した４つの形状に大別できることが明らかとなった。このうち、＃１のビームが最もエネルギー密度が高く、低鉄損化に有効であった。本実施形態において、＃１のようなビームを「ガウシアン形状のビーム」と呼び、強度1/2のビーム幅（ビーム径）が265μm以下であり、かつ強度1/5のビーム幅との比が3.0以下であることと定義する。
【００４４】
［線角度：60°以上120°以下］
電子ビームの直線状の走査方向は、圧延方向から60°以上120°以下の角度をなす方向とする。90°からずれると、歪み部の体積が増大してしまうので、望ましくは90°とするのが良い。
【００４５】
［電子ビーム照射パターン］
電子ビームを走査して、通板される鋼板に幅方向に連続的に分布する歪を形成する。このとき、電子ビームの鋼板上の平均走査速度は30ｍ／ｓ以上とするのが良い。平均走査速度が30ｍ／ｓより小さいと、高い生産性を達成できない。望ましくは、100ｍ／ｓ以上とするのが良い。平均走査速度の上限は、ビームの停止と移動の高速繰り返し制御を行えるようにするため、300ｍ／ｓとするのが良い。なお、電子ビームの走査中は一定速度であり、「平均走査速度」とは、停止時間を含めた平均の走査速度を意味するものである。
【００４６】
このように高速で電子ビームを走査する場合、ビームのon,offに不必要な時間が費やされることから、電子ビームは常時照射状態にするのが良い。この場合、前述のように還流磁区幅を幅方向において周期的に変化させるためには、ビームを幅方向に一定速度で走査させるのではなく、走査と停留を繰り返すように照射させれば良い。そして、隣接する停留部間の距離（移動距離）ｐは、走査方向ビーム径d2×1.5≦p≦走査方向ビーム径d2×2.5とする。ｐがd2×1.5より小さいと、還流磁区が連続的な形状になってしまうし、d2×2.5より大きいと、還流磁区が幅方向に不連続になるか、幅比（Ｗmax／Ｗmin）が大きくなりすぎてしまう。
【００４７】
また、前述の還流磁区を形成するには、停留部におけるビーム停止時間をできるだけ長時間確保する必要がある。平均走査速度が100ｍ／ｓ以上のときには2μ秒以上停留する必要がある。平均走査速度が30m/s以上の場合には8μ秒以上とすれば、さらに高い効果を得ることができる。上限は、被膜損傷抑止の観点から20μ秒とすることが好ましい。
【００４８】
［照射線間隔：15ｍｍ以下］
電子ビームは、幅方向に形成される還流磁区領域の圧延方向の周期的間隔ｓが15ｍｍ以下となるように照射する。照射線間隔が広すぎると、磁区細分化効果が乏しくなり、鉄損が改善しにくいためである。線間隔の下限は特にないが、既述の還流磁区体積である程度制限を受ける。ただし、線間隔が狭いと生産能力を損なうため、好ましい条件としては5ｍｍ以上である。また、線間隔は、Ｗave×Ｄ）／ｓが0.0007〜0.0016ｍｍとなるようにする必要がある。
【００４９】
［ビーム電流：0.5ｍＡ以上30ｍＡ以下］
ビーム電流は、ビーム径縮小の観点からは低い方が良い。これは、荷電粒子同士が反発すると、ビームが収束しがたくなるためである。従って、ビーム電流の上限は30ｍＡとする。より好ましくは20ｍＡ以下である。一方、ビーム電流が低すぎる場合には、磁区細分化の効果が得られないため、0.5ｍＡを下限とする。
【００５０】
［加工室の圧力：3Ｐａ以下］
電子ビームは、気体分子によって散乱され、その径が大きくなってしまうため、3Ｐａ以下の圧力が必要である。また下限については、過度に低くするには、真空ポンプなどの真空系にかかるコストが増大するため、実用上10-5Ｐａ程度である。
【００５１】
［ＷＤ（ワーキングディスタンス）: 1000ｍｍ以下］
ＷＤは、収束コイルの中心から鋼板表面までの距離である。この距離は、ビーム径に著しい影響を及ぼす。ＷＤは小さい方が、ビームの行路長が短くなって、ビームが収束しやすくなる。従って、1000ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５２】
［コイル配置：２段収束コイル］
前述したガウシアン状の電子ビームを鋼板上で作りこむには、熱電子源から放出された電子を収束コイルで強力に収束させる必要がある。しかし、電子が高電圧で加速された場合には、収束コイルを通過する時間が極めて短くなるため、収束能力が不足し、所望のプロファイルを得ることができない。コイル電流を増大して磁界強度を増大させる方法があるが、コイルや収束にかかる回路基板内で発熱が過度に増大してしまう。そこで、収束コイルを２つ以上用いることで、発熱量を分散させ、安定してガウシアン状ビームを形成させることが可能である。
【００５３】
［鋼板表面での電子ビームの幅方向走査長さ：200ｍｍ以上］
鋼板表面での電子ビームの幅方向走査長さは大きいほど、少ない電子銃台数で広幅コイルを照射できる。例えば、コイルの幅が1000ｍｍであった場合、走査長さが200ｍｍであれば5台電子銃が必要で、50ｍｍであれば20台もの数が必要になる。したがって、生産効率やメンテナンス性を考慮すると、この走査長さは大きいほど好ましく、200ｍｍ以上、好ましくは300ｍｍ以上とする。しかし、走査長さが過度に大きい場合には、ＷＤを拡大するか、偏向角度を増大する必要があり、前者の場合、ビーム径が広がってしまう問題があり、後者の場合、偏向収差が大きく、偏向ビームの鋼板上での形状が楕円化してしまうため、ビーム小径化の観点から好ましくない。よって、上限は650ｍｍが好ましい。
【００５４】
［電子ビームの発生源：LaB6］
一般に、LaB6は高輝度ビームを出力するのに有利であることが知られており、ビーム径を絞り易いため、好ましい。
【実施例】
【００５５】
鋼板表面にフォルステライト被膜及びリン酸塩系張力被膜を有する板厚0.23ｍｍの方向性電磁鋼板に、表１に示す種々の電子ビーム照射条件で磁区細分化処理を施した。800Ａ／ｍで磁化したときの磁束密度Ｂ8は約1.935Ｔであった。電子ビームの走査方向は、鋼板の圧延方向に直角で、加工室圧力は0.02Ｐａとした。ビーム電流は出力1〜3kWの範囲内で調整した。No.12はＷＤを300ｍｍとし、それ以外はＷＤを900ｍｍとした。表１のプロファイル形状の欄における「＃１」は、図６の＃１のようなガウシアン形状を示し、「＃４」は図６の＃４のような形状を示す。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
磁区細分化後の被膜損傷の有無、還流磁区領域の各種寸法、鉄損Ｗ17/50、及び高調波レベルMHL15/50を表２に示す。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
本発明によって、加速電圧が150kVでLaB6陰極を使用し、本発明に適合する上限で電子ビームを照射した場合、鉄損Ｗ17/50が0.66〜0.68W/kgかつ、磁歪高調波レベルMHL15/50が29dBAとなる低鉄損・低磁歪を両立した。陰極をTungstenとした場合は0.67W/kgかつ30dBAとなる低鉄損・低磁歪を両立した。またLaB6陰極で収束コイルを一段とした条件では0.67/kgかつ29dBAとなる低鉄損・低磁歪を両立した。さらに、No.15とNo.16については、モデル変圧器を作製し、騒音を測定した結果、No.15は33dBA、No.16は35dBAであり、磁歪高調波レベルの低減によって、変圧器騒音を小さくすることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、低鉄損で、変圧器に組み込んだときの騒音が小さい方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することできる。これにより、変圧器のエネルギー効率を向上し、使用環境を拡大することができる。
【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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【図６】
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