(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が重量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：１．０％以上、３．０％未満、Ｍｎ：０．８０％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０％以下、Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下である樹脂を含有した絶縁皮膜を両面に備えた電磁鋼板であって、圧延方向の磁束密度Ｂ５０が１．８５Ｔ以上、ビッカース硬さが１００以上、１８０未満であることを特徴とする電磁鋼板。
【請求項２】
鋼板素地と絶縁皮膜との間の酸化皮膜の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電磁鋼板。
【請求項３】
化学組成が重量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：１．０以上、３．０％未満、Ｍｎ：０．８０％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００３〜０．０２０％、Ｎ：０．００１〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼のスラブを熱間圧延し、冷間圧延し、８６０〜９８０℃に加熱して一次再結晶焼鈍を施し、窒素含有量が５体積％以下、残部が水素ガスおよび／または窒素を除く不活性ガスからなる雰囲気中で７５０℃以上、Ａｃ１変態点以下に加熱して二次再結晶焼鈍した後、樹脂を含有する絶縁皮膜を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延方向と圧延直角方向の磁気特性のバランスに優れた電磁鋼板およびその製造方法に関する。とりわけ分割型ステータ鉄心を用いる小型モータに好適な電磁鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題やエネルギー問題がクローズアップされ、エネルギー変換機器であるモータの効率改善が求められている。例えば自動車においても化石燃料を消費しない電気自動車や、２種類以上の動力源を備えて燃料消費効率を改善したハイブリッド自動車が注目されているが、これらにはいずれも効率の良いモータの適用が望まれている。
【０００３】
モータ効率にはステータ鉄心の性能が大きく影響する。図１はモータのステータ鉄心（以下、単に「鉄心」と記す）を構成する鉄心片であって、電磁鋼板から一体として打ち抜かれた鉄心片（以下、単に「一体型」とも記す）の形状例を示す概念図である。図１で符号３はヨーク部、符号４はティース部（歯部）である。なお、符号１はロータ、符号２はティース部に巻かれる巻線、符号５は鉄心内部の磁束の流れを模式的に示すもので、磁束はティース部４とヨーク部３を経てロータ１に至る。
【０００４】
小型モータの鉄心は従来、一体型が使用されてきたが、最近では、モータ製造効率の向上や性能向上を目的として、以下に示すような種々の形態の分割鉄心片からなる鉄心（以下、単に「分割鉄心」とも記す）が提案され、実用化が進んでいる。
【０００５】
図２はヨーク部とティース部をＴ型に配置した鉄心片６（Ｔ型分割鉄心片）の例を示す概念図である。図３はリング状のヨーク部７とＩ形状のティース部８で構成される分割型鉄心片（Ｉ型分割鉄心片）の例を示す概念図である。図４（ａ）は複数のＴ型鉄心片６のヨーク部９を直線状に連ねて打ち抜き加工した鉄心片（展開型分割鉄心片）の例を示す概念図である。図４（ｂ）は前記展開型分割鉄心片のティース部１０に巻線２を施し、全体を円環状に折り曲げて得た鉄心の概念図である。
【０００６】
従来の一体型鉄心では、隣接するティース部間の間隔が小さく、巻線施工時に空間的な制約があるために、巻線の密度が低くなりモータの効率が制限されると共に巻線施工時の生産性も低かった。
【０００７】
これに対して分割鉄心では上記のような巻線施工時の空間的な制約が少なく、隣接するティースの干渉されないで巻線施工できるため、一体型鉄心に比較して巻線密度を高めることが可能で、モータ効率向上に有効であると共に、巻線施工が容易であるので生産性も改善できるという利点がある。
【０００８】
モータ、特に小型モータの鉄心用素材としては、従来、一方向性電磁鋼板に比較して安価であり、打ち抜き加工もし易い無方向性電磁鋼板が使用されているが、その性能改善のために電磁鋼板の磁気特性改善方法が開示されている。
【０００９】
特開平５−７０８３３号公報には、重量％でＣ：０．０１０〜０．１０％、Ｓｉ：４．０％以下、Ｓｅおよび／またはＳ：０．００５〜０．０３０％を含有する鋼を熱間圧延し冷間圧延した後、脱炭焼鈍し、さらに９００〜１２００℃で連続焼鈍する、無方向性珪素鋼板よりも磁気特性が優れた電磁鋼板の製造方法が開示されている。
【００１０】
特開平７−１８３３４号公報には、重量％でＣ：０．０１０％以下、Ｓｉ：１．５〜４．０％、Ｍｎ：１．０〜４．０％、Ｓ：０．０１０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００３〜０．０３０％、Ｎ：０．００１〜０．０１０％を含む鋼スラブを、熱間圧延してそのまま冷間圧延、あるいは熱間圧延後に焼鈍を施してから冷間圧延し、その後一次再結晶のための連続焼鈍および１００％水素雰囲気中での二次再結晶焼鈍を施す、磁気特性の異方性のバランスが優れた電磁鋼板の製造方法が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
鉄心のティース部では長手方向に磁束が集中する。分割鉄心では、全てのティース部の磁化方向を磁気特性に優れた鋼板の圧延方向（以下、単に「Ｌ方向」とも記す）に揃えることができるので、分割鉄心を有するモータのモータ効率改善にはＬ方向の磁気特性が優れていることが重要である。また、鉄心のヨーク部の磁化方向が磁気特性がよくない圧延直角方向（以下、単に「Ｔ方向」とも記す）に揃えられる場合には、Ｔ方向の磁気特性が悪くないことも重要である。
【００１２】
また、小型モータではモータ効率に対する鉄心の占積率の影響度が大きく、鉄心の占積率を高めることも重要である。さらに鉄心片の加工に際しては、発電機や大型モータの場合に比べて鉄心打ち抜き回数が多いこと、およびトランス用鉄心に比較して打ち抜き加工される鉄心形状が複雑であることから、鉄心素材の打ち抜き加工性が優れていることも必要である。
【００１３】
一方向性電磁鋼板はＬ方向の磁気特性は優れる。しかしながらＴ方向の磁化力５０００Ａ／ｍにおける磁束密度（Ｂ50）が１．５５Ｔ前後と極めて劣るうえ、Ｓｉ含有量が高く鋼が硬質であり、また鋼板素地と絶縁皮膜の間にフォルステライトを主とする厚さが３μｍ〜１０μｍもある硬質な酸化皮膜があるため、打ち抜き性が良くないうえ、占積率も低いという問題がある。またその製造時には脱炭焼鈍や１０００℃を超える高温での二次再結晶焼鈍が必要となり、製造コストも高い。従って一方向性電磁鋼板は、分割鉄心を有する小型モータ用素材としては好ましくない。
【００１４】
特開平５−７０８３３号公報に開示されている方法で得られる製品はＳｉ含有量が高く、小型モータ用鉄心素材としては打ち抜き性がよくない。また、その製造に際しては短時間の連続焼鈍で二次再結晶させるため磁気特性変動が大きくなりやすいうえ、脱炭焼鈍を必須工程として含むために必ずしも低コストとはならないという問題もある。また、短時間の連続焼鈍ではインヒビターとする微細なＭｎＳおよび／またはＭｎＳｅ析出物が製品に残存して磁気特性を損なうおそれもある。
【００１５】
特開平７−１８３３４号公報に開示されている方法で得られる製品はＳｉおよびＭｎ含有量が高く、小型モータ用鉄心素材としては打ち抜き性が十分ではないうえ、高価なＭｎ源を大量に含有させるために製造コストが高いという問題もある。
【００１６】
以上述べたように、モータ効率の向上、特に分割鉄心を有する小型モータのモータ効率改善に好適な、Ｌ方向とＴ方向の望ましい磁気特性バランスと、鉄心片の打ち抜き加工時の生産効率を阻害しないような適度な硬さとを同時に満足する電磁鋼板は未だ開示されていない。
【００１７】
本発明の目的はこれらの問題点を解決し、従来の無方向性電磁鋼板に比較してＬ方向の磁気特性が大幅に良好で、一方向性電磁鋼板に比べてＴ方向の磁気特性が良好であり、さらに打ち抜き性にも優れた、特に分割鉄心を有する小型モータの効率改善に好適な電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはティース部の磁化方向を電磁鋼板のＬ方向に揃えて打ち抜いた分割鉄心を用いた小型モータのエネルギー変換効率に対する電磁鋼板の磁気特性、その他の望ましい鋼板性状との関係について鋭意研究を進めた。さらにそのような鋼板の製造方法について研究を重ねた。その結果以下に述べるような新たな知見を得た。なお、本発明でいうエネルギー変換効率は、モータの出力エネルギーの入力エネルギーに対する比（［出力エネルギー］／［入力エネルギー］）を意味し、単に「モータ効率」とも記す。
【００１９】
ａ．モータの作動時には、鉄心のティース部に高磁場の磁界が作用するため、モータ効率には鉄心素材となる電磁鋼板の高磁場での磁気特性が大きく影響する。上記のような分割鉄心を用いたモータの場合、電磁鋼板のＬ方向のＢ50が１．８５Ｔ以上である場合にモータ効率が著しく改善された。また、鉄心素材のＴ方向のＢ50が１．５８Ｔに満たない場合にはモータ効率の改善効果は得られなかった。
【００２０】
さらに、複雑な形状での打ち抜き加工時の生産効率を高めるには、鋼素材の硬さを適正範囲にすることが重要であり、また、電磁鋼板製造時に発生し易い硬質な酸化皮膜の抑制と絶縁皮膜の最適化も有効であった。
【００２１】
ｂ．電磁鋼板の磁気特性は、二次再結晶焼鈍時に、インヒビターと称される析出物により多くの方位の結晶粒成長が抑制される中で、ミラー指数の｛１１０｝＜００１＞で表示されるゴス方位の結晶粒が選択的に成長することにより形成される集合組織により大きく影響される。
【００２２】
従来の一方向性電磁鋼板では、インヒビターによる結晶粒成長抑制効果が極めて強く、ゴス方位への集積度が極めて高い二次再結晶が生じるため、Ｌ方向の磁気特性は著しく良好になるがＴ方向の磁気特性が極端に劣化する。
【００２３】
これに対し、極低炭素でＳｉ、Ａｌ、Ｎなどの含有量を特定範囲に限定した化学組成を有する熱延鋼板を冷間圧延した後、特定の条件で焼鈍を施すことにより、従来の方向性電磁鋼板の場合よりもインヒビター効果を弱くした二次再結晶焼鈍が可能となり、これによりゴス方位の集積度を適正化してＬ方向とＴ方向の磁気特性バランスを改善し上記したような所望の電磁鋼板を容易に製造できる。この方法によれば、Ｓｉ、Ｍｎなどの合金含有量が少なく、好ましい硬さを有する電磁鋼板の製造ができる。
【００２４】
本発明はこれらの知見を基にして完成されたものであり、その要旨は下記（１）および（２）に記載の電磁鋼板ならびに（３）に記載のその製造方法にある。
【００２５】
（１）化学組成が重量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：１．０％以上、３．０％未満、Ｍｎ：０．８０％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０％以下、Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下である樹脂を含有した絶縁皮膜を両面に備えた電磁鋼板であって、圧延方向の磁束密度Ｂ５０が１．８５Ｔ以上、ビッカース硬さが１００以上、１８０未満であることを特徴とする電磁鋼板。
【００２６】
（２）鋼板素地と絶縁皮膜との間の酸化皮膜の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする上記（１）に記載の電磁鋼板。
【００２７】
（３）化学組成が重量％で、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：１．０以上、３．０％未満、Ｍｎ：０．８０％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００３〜０．０２０％、Ｎ：０．００１〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼のスラブを熱間圧延し、冷間圧延し、８６０〜９８０℃に加熱して一次再結晶焼鈍を施し、窒素含有量が５体積％以下、残部が水素ガスおよび／または窒素を除く不活性ガスからなる雰囲気中で７５０℃以上、Ａｃ１変態点以下に加熱して二次再結晶焼鈍した後、樹脂を含有する絶縁皮膜を施すことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の電磁鋼板の製造方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に記す化学組成の％表示は重量％を意味する。
【００２９】
鋼の化学組成：
Ｃ：製品中に残存すると鉄損に悪影響を及ぼすので少ないほど好ましい。Ｃ含有量が０．０１０％以下であれば磁気特性への悪影響は小さいのでＣ含有量は０．０１０％を上限とする。好ましくは０．００５％以下である。
【００３０】
Ｓｉ：鋼の電気抵抗を高め、渦電流損が低下し鉄損を減少させる効果がある。Ｓｉ含有量が１．０％に満たない場合には本発明が目的とする低鉄損が得られないため、Ｓｉは１．０％以上含有させる。好ましくは１．１％以上である。
【００３１】
他方、Ｓｉを過度に含有させると飽和磁束密度の低下が著しくなり、鉄心を小型化するのが困難になる。また、鋼板が過度に硬くなり、打ち抜き性が損なわれる。このためＳｉ含有量は３．０％未満とする。好ましくは２．８％以下、さらに好ましくは２．０％以下、なお好ましくは１．８％以下である。
【００３２】
Ｍｎ：本発明の鋼の二次再結晶挙動にはさほど影響せず磁気特性の異方性に対する影響は小さい。従ってＭｎは必須元素ではないが、Ｍｎには鋼の電気抵抗を高め鉄損を減少させ、鋼を硬くして打ち抜き性を改善するなどの作用があり、これらの効果を得るために含有させてもよい。これらの効果を得るにはＭｎを０．０５％以上、より好ましくは０．１０％を超えて含有させるのがよい。Ｍｎ含有量が０．８％を超えると飽和磁束密度が小さくなるうえ、鋼素材の硬さが増し打ち抜き性が劣化し製造コストも高くなる。従ってＭｎを含有させる場合でもその上限は０．８０％とするのがよい。より好ましくは０．７０％以下がよい。
【００３３】
Ｐ：磁気特性への影響が少ないので必須元素ではないが、鋼を硬くして打ち抜き性を向上させる作用があるので、０．１０％以下の範囲で含有させてもよい。Ｐ含有量が０．１０％を超えると鋼が脆くなり、冷間圧延時に破断しやすくなるのでＰを含有させる場合でもその上限は０．１０％とするのがよい。
【００３４】
Ｓ：Ｍｎと結合してＭｎＳとなり鋼の磁気特性を損なうのでＳは少ないほどよく、０．０３０％以下、より好ましくは０．０１５％以下、なおさらに好ましくは０．００５％未満とするのがよい。
【００３５】
ｓｏｌ．Ａｌ：製品としての電磁鋼板では必須元素ではないので、製品としての電磁鋼板には含有させなくてもよい。しかしながらｓｏｌ．Ａｌはその製造過程で良好な二次再結晶を生じさせるのに重要なインヒビターであるＡｌＮや、（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎを形成する元素であるので、圧延前の鋼においてはｓｏｌ．Ａｌを０．００３％以上含有させるのがよい。好ましくは０．００５％以上含有させるのがよい。
【００３６】
ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０２０％を超えるとインヒビターが過剰になると共にその分散状態が不適切になり、二次再結晶が不安定になる。従って圧延前の鋼ではｓｏｌ．Ａｌ含有量を０．０２０％以下とするのがよい。好ましくは０．０１８％以下がよい。上記圧延前の鋼に含有されるｓｏｌ．Ａｌは焼鈍時に減少することもあるが、そのまま鋼中に残留することもある。従って製品としての電磁鋼板のｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０２０％以下である。
【００３７】
Ｎ：製品としての電磁鋼板では必須元素ではないので、製品としての電磁鋼板には含有させなくても構わない。しかしながらＮはインヒビターとなる窒化物を形成するのに必要な元素であるので、圧延前の鋼においてはＮを０．００１％以上含有させるのがよい。好ましくは０．００２％以上がよい。また、Ｎ含有量が０．０１０％を超えるとインヒビター効果が飽和するので、圧延前の鋼におけるＮ含有量は０．０１０％以下とするのがよい。好ましくは０．００８％以下がよい。上記圧延前の鋼に含有されるＮは焼鈍時に減少することもあるがそのまま鋼中に残留することもある。従って製品としての電磁鋼板のＮ含有量は０．０１０％以下である。
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
【００３８】
磁気特性：
本発明の電磁鋼板は、モータ効率を改善するために、ＪＩＳ−Ｃ−２５５０の規定に従って測定したＬ方向の磁束密度がＢ50で１．８５Ｔ以上のものとする。好ましくは１．８８Ｔ以上である。Ｔ方向のＢ50は１．５９Ｔ以上が好ましい。より好ましくはＴ方向のＢ50を１．６０Ｔ以上とするのがよい。
【００３９】
ここでいうモータ効率とはモータの出力エネルギーの入力エネルギーに対する比（［出力エネルギー］／［入力エネルギー］）を意味する。入力エネルギーは、モータに加えられる電圧と電流から算出され、出力エネルギーはトルクと回転数から計算される。
【００４０】
絶縁皮膜：
本発明の電磁鋼板は、電磁鋼板の打ち抜き性を良好に保ち、かつ、積層された鉄心片間の絶縁性を確保するために、電磁鋼板の少なくとも片面に、一般に無方向性電磁鋼板に使用されている公知の樹脂と無機成分が含有された絶縁皮膜を備える。この絶縁皮膜としては、例えば、重クロム酸塩−ホウ酸−樹脂からなる皮膜、リン酸塩−樹脂からなる皮膜、シリカ−樹脂からなる皮膜等がある。
【００４１】
樹脂としてはアクリル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂などが使用できる。塗工性（ロールコート性）をよくするためにエマルジョンタイプの樹脂が好ましい。
【００４２】
絶縁皮膜の構成内容は乾燥後の皮膜重量に対する比で、無機成分：５０〜９９％、樹脂：１〜５０％であればよい。絶縁皮膜の上記以外の構成物質として、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の顔料を含有させてもよい。
【００４３】
絶縁皮膜が薄すぎると絶縁性が不足し鉄損が大きくなるので、その厚さは０．１μｍ以上とする。絶縁皮膜の厚さが０．５μｍを超えると占積率が低下し有効な断面積当たりの磁束密度が低下してモータの効率が低下する。これを防ぐために絶縁皮膜の厚さは０．５μｍ以下とする。好ましくは０．４μｍ以下である。絶縁皮膜は鋼板の両面に備えるのがよいが、片面のみでも構わない。
【００４４】
酸化皮膜：
本発明の電磁鋼板のＬ方向の磁束密度を向上させるには、焼鈍前の鋼板のＬ方向に＜００１＞軸を有する核（ゴス核）を源にして、十分な二次再結晶をおこなわせる必要があるため、二次再結晶焼鈍は、無方向性電磁鋼板の製造に一般的に用いられている焼鈍時間が短い連続焼鈍法ではなく、鋼板を高温で長時間焼鈍できる箱焼鈍法でおこなうのがよい。箱焼鈍前には焼付防止用の焼鈍分離剤を鋼板に塗布し、焼鈍後にこれを除去するが、除去困難な酸化皮膜が鋼板表面に残存することがある。
【００４５】
酸化皮膜が過度に厚くなると連続打ち抜き性が損なわれるうえ、占積率が低下し、特に小型モータの効率を大きく損なう。従って酸化膜の厚さは１μｍ以下、さらに好ましくは０．４μｍ以下とするのがよい。
【００４６】
硬さ：
鋼板が硬すぎると鉄心を打ち抜き加工する際に金型の摩耗が著しく生産性が損なわれるうえ、製品の破面性状や平坦形状が悪くなる。また、展開型鉄心を環状に成形する際にはヨーク部外周には引張変形が加えられるので、電磁鋼板にはこれに耐えるだけの延性が必要とされる。このため本発明の電磁鋼板は、試験荷重１ｋｇでのビッカース硬さ（以下、単に「ＨＶ」と記す）で１８０未満とする必要がある。好ましくはＨＶが１７５以下がよい。
【００４７】
鋼板が軟らかすぎると打ち抜き破面性状が悪くなるうえダレも大きくなる。これを避けるためには鋼板の硬さ（ＨＶ）を１００以上とする必要がある。好ましくは１１０以上である。
【００４８】
焼きなまし状態である電磁鋼板の硬さと化学組成とは一定の関係がある。例えば、Ｓｉ：３．３％、Ａｌ：０．６％、Ｍｎ：０．１５％を含有した一般の無方向性電磁鋼板は、ＨＶ：２００程度、Ｓｉを３％含有する一般の一方向性電磁鋼板のＨＶは１９０程度である。
【００４９】
電磁鋼板の厚さ：
電磁鋼板の厚さは特に限定するものではないが、打ち抜き加工時や組み立て時の生産性を確保するために０．２０ｍｍ以上とするのが良い。さらに好ましくは０．３５ｍｍ以上とするのがよい。厚さを過度に厚くすると鉄損が大きくなりモータ効率が低下するので厚さは１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．６５ｍｍ以下とするのがよい。
【００５０】
製造方法：
本発明の鋼板は以下の方法で製造するのが好適である。
上記の化学組成を有する鋼（但し、ｓｏｌ．Ａｌを０．００３％以上、およびＮを０．００１％以上含有する鋼）は、転炉、電気炉などで溶製し、必要があれば真空脱ガスなどの処理を施した溶鋼を連続鋳造するか、または鋼塊にしてから分塊圧延することでスラブとされ、熱間圧延される。
【００５１】
熱間圧延の条件は特に限定されるものではないが、熱間圧延に先立ってスラブ加熱を施す場合にはその温度は１０５０〜１２７０℃とするのがよい。連続鋳造後や分塊圧延後のスラブの温度が十分高い場合にはスラブ加熱を施さないで直接熱間圧延しても構わない。熱間圧延での仕上温度は７００〜９５０℃、巻取温度は４５０〜８００℃の範囲とするのがよい。
【００５２】
熱間圧延後は、常法に従って酸洗し、そのまま冷間圧延するのが経済性に優れるので好ましいが、酸洗の前または後に熱延板焼鈍を施しても構わない。熱延板焼鈍を施す場合の焼鈍温度は、箱焼鈍方式であれば６００℃以上、８００℃未満、連続焼鈍方式であれば８００℃以上、９５０℃未満とするのが好ましい。
【００５３】
冷間圧延は１回の冷間圧延で製品の厚さまで冷間圧延する方法（１回冷間圧延法）が経済性に優れるので好ましいが、中間焼鈍を挟んだ２回の冷間圧延でおこなう方法（２回冷間圧延法）でも構わない。
【００５４】
冷間圧延の圧下率は特に限定するものではないが、６５％に満たない場合には二次再結晶が不安定となる場合があるので、６５％以上とするのが好ましい。６５％に満たない場合には、二次再結晶時にゴス方位の結晶粒が成長するのに好適な｛１１１｝方位の強い一次再結晶集合組織が形成できないからである。より好ましくは７０％以上である。
【００５５】
冷間圧延圧下率が８５％を超えると一次再結晶集合組織のゴス方位が少なくなり、二次再結晶が不安定となる場合があるので圧下率は８５％以下とするのが好ましい。より好ましくは８３％以下である。２回冷間圧延法の場合の圧下率は、熱延板から最終製品の厚さまでの総圧下率を上記の範囲とするのがよい。
【００５６】
一次再結晶焼鈍温度は８６０〜９８０℃の範囲とする。焼鈍温度が８６０℃に満たない場合には一次再結晶粒径が小さく、ゴス方位に集積した二次再結晶が生じない。好ましくは８８０℃以上である。焼鈍温度が９８０℃を超える場合には、一次再結晶粒径が大きくなりすぎて、次工程の二次再結晶焼鈍時に二次再結晶が生じにくい。好ましくは９６０℃以下である。
【００５７】
焼鈍時間（均熱時間）は５秒以上、１０分以下とするのがよい。焼鈍時間が５秒に満たない場合には鋼板内での一次再結晶粒径がばらついて安定した二次再結晶が生じにくい。また、１０分を超える場合には一次再結晶粒径のばらつき抑制の効果が飽和するために経済的に無意味である。
【００５８】
一次再結晶焼鈍温度への加熱速度は、後述する二次再結晶焼鈍で安定した二次再結晶を生じさせるために、１℃／秒以上の急速加熱とするのがよい。このためには、連続焼鈍方法で焼鈍するのが好適である。
【００５９】
二次再結晶焼鈍温度は７５０℃以上、Ａｃ１変態点以下とする。二次再結晶焼鈍の目的は適度のゴス方位集積度を持つ結晶組織を得ることにある。従って二次再結晶が生じる温度域でインヒビター強度を適切に制御することが重要である。
【００６０】
二次再結晶焼鈍温度が７５０℃に満たない場合には、インヒビター効果が強すぎて二次再結晶が生じない。好ましくは８００℃以上である。二次再結晶焼鈍温度がＡｃ１変態点を超えるとオーステナイト変態が生じるうえ、インヒビター効果も弱くなるためにゴス方位に集積した二次再結晶が生じないのでよくない。好ましくは９５０℃以下、さらに好ましくは９００℃以下がよい。
【００６１】
二次再結晶焼鈍の焼鈍時間は４〜１００時間とするのがよい。焼鈍時間が４時間に満たない場合には、二次再結晶がコイル全長全幅で均一かつ十分に発達できないことがある。より好ましくは８時間以上がよい。１００時間以内の保持で二次再結晶は十分に完了する。より好ましくは８０時間以下である。
【００６２】
二次再結晶焼鈍の雰囲気は、窒素含有量が５体積％以下、残部が水素ガスおよび／または窒素を除く不活性ガスからなる雰囲気とする。窒素含有量が５体積％を超える場合には、雰囲気ガスから鋼板への窒化が生じてインヒビター効果が強くなり、ゴス方位への集積度が過度に大きい二次再結晶が生じる。この場合には、Ｌ方向の磁気特性は良好であるが、Ｔ方向のそれは劣化し、所望の磁気特性のバランスが得られない。好ましくは窒素含有量は３体積％以下とするのがよい。
【００６３】
窒素以外の雰囲気ガス組成は水素ガスがよい。１００％水素ガス（工業的な意味での純水素雰囲気）を用いても構わない。これは、二次再結晶が生じる７５０〜９５０℃の温度域でインヒビターとなる析出物が焼鈍の進行にしたがって徐々に粗大化するとともに、脱窒反応も生じるため、比較的弱いインヒビター効果が生じて、適度なゴス方位への集積度を持つ二次再結晶が生じるからである。なおこの場合でも、経済性の観点から窒化が生じにくい７００℃未満の温度域を１００％窒素ガスあるいは水素と窒素の混合ガスとしても構わない。
【００６４】
二次再結晶焼鈍の前に、鋼板間での焼付を防止するために、公知の焼鈍分離剤を鋼板の両面または片面に塗布してもよい。塗布方法は、スラリー状にして塗布する方法や、粉体を静電塗布する方法などがあるがいずれでも構わない。また、無機系の絶縁コーティングを鋼板の片面あるいは両面に塗布して、焼鈍分離剤の機能を持たせてもよい。
【００６５】
二次再結晶焼鈍後の工程としては通常の方向性電磁鋼板と同様に、焼鈍分離剤を除去し、必要により公知の方法で平坦化焼鈍をおこなった後、少なくとも一方の面に上述の無機成分と樹脂を含有する絶縁皮膜組成物を乾燥膜厚が０．１〜０．５μｍとなるようにスプレー法、浸漬法など公知の方法で塗布し、公知の方法で乾燥させるのがよい。
【００６６】
本発明の電磁鋼板は優れた磁気特性と打ち抜き性を兼ね備えているので、分割鉄心を備えたモータのみならず、ＥＩ鉄心などトランス用素材としても好適である。
【００６７】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す種々の化学組成を有する鋼を転炉で溶製し、真空脱ガス処理して成分調整した後、連続鋳造してスラブとした。
【００６８】
【表１】
0003799878.tif 000002
【００６９】
これらのスラブを熱間圧延して厚さ：２．３ｍｍの熱延板とし、酸洗して脱スケールした後、厚さ：０．５０ｍｍに冷間圧延した。次いで、加熱速度１５℃／秒で９００℃に加熱して３０秒間保持した後冷却する一次再結晶焼鈍を施した後、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、水素１００体積％の雰囲気で加熱速度：４０℃／時で８５０℃に加熱し２４時間保持して炉冷する二次再結晶焼鈍を施した。
【００７０】
その後焼鈍分離剤を除去し、８２０℃で３０秒間保持する平坦化のための連続焼鈍をおこなった。連続焼鈍後の鋼板表面には酸化皮膜は観察されなかった。平坦化焼鈍後、重クロム酸マグネシウムとホウ酸を乾燥後の皮膜に対して８０重量％、アクリルエマルジョン樹脂を２０重量％含む絶縁皮膜組成物を乾燥膜厚が０．４μｍになるように両面に塗布して乾燥し、種々の磁気特性を有する電磁鋼板を得た。
【００７１】
これらの電磁鋼板の硬度を測定すると共に、Ｌ方向とＴ方向のＢ50をＪＩＳ−Ｃ２５５０の規定に従って測定した。エプスタイン試験片には一般のフルプロセス無方向性電磁鋼板と同様に応力除去焼きなましを施さなかった。
【００７２】
鋼板の打ち抜き性を、打ち抜き片の寸法が１５ｍｍの正方形であり、ポンチとダイのクリアランスを鋼板厚さの５％としたＳＫＤ１１製の打ち抜き工具と市販の打ち抜き油を使用し、打ち抜き速度が３５０ストローク／分である連続打ち抜きをおこない、打ち抜き片のカエリ高さが５０μｍに達するまでの打ち抜き回数を求めて以下の基準で評価し、打ち抜き回数が１００万回以上である場合を良好と判断した。
【００７３】
◎：２００万回以上、
○：１００万回以上、２００万回未満、
×：１００万回未満。
【００７４】
得られた電磁鋼板の性能を表１に示す。
表１に示された結果からわかるように、化学組成が本発明の規定する条件を満足する鋼は良好な磁気特性と優れた打ち抜き性を備えていた。
【００７５】
（実施例２）
表１に記載の鋼の内で、Ｓｉ：１．８％、Ｍｎ：０．６％前後を含有する鋼ａ、ｇおよびｉのスラブを実施例１に記載したのと同様の条件で、熱間圧延し、酸洗し、冷間圧延し、一次再結晶焼鈍を施し、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶焼鈍を施した。一部のコイルは酸洗前に熱延板焼鈍を施した。その後焼鈍分離剤を除去し、実施例１に記載したのと同様の条件で平坦化焼鈍をおこない、同様の絶縁皮膜組成物を種々の乾燥膜厚になるように塗布し、乾燥して種々の電磁鋼板を得た。得られた電磁鋼板の硬さ（ＨＶ）はいずれも１４５程度であった。これらの電磁鋼板の磁束密度を実施例１に記載したのと同様の条件で測定した。
【００７６】
占積率をＪＩＳ−Ｃ２５５０に規定される方法に従って測定し、９８．５％以上を◎、９８．５未満、９８．０％以上を○、９８％未満を×として評価した。
【００７７】
得られた種々の電磁鋼板から図３に示す形状のＩ型分割鉄心片を打ち抜いた。ティースは、その磁化方向が電磁鋼板のＬ方向に平行になるようにして打ち抜いた。ティースに巻線を施し、リング状のヨークと組み合わせてＩ型分割鉄心を作製し、これを用いて出力が７５０ｗである３相４極の、回転子表面に永久磁石を配置したモータである表面磁石型モータを作製した。これらのモータのモータ効率として、３６００ｒｐｍにおける入力エネルギーに対する出力エネルギーの比を調査し、この比が８４％以上であった場合を極めて良好（◎）、８４％未満、８３％以上を良好（○）、８３％未満を不良（×）として評価した。入力エネルギーをモータに加えられる電圧と電流から、出力エネルギーをトルクと回転数から計算した。
得られた結果を表２に示す。
【００７８】
【表２】
0003799878.tif 000003
【００７９】
表２に示された結果からわかるように、Ｌ方向のＢ50と占積率が優れた電磁鋼板を使用したモータは優れたモータ効率を有していた。また、試験番号１と６のモータについて、半径１０ｍｍのプーリーに糸を巻き付けて摩擦ブレーキとする方法で駆動トルクを測定した結果、本発明の規定する条件を満たす電磁鋼板を使用した試験番号１は試験番号６と比較して３％のトルク増加が認められた。
【００８０】
（実施例３）
表１に記載のＳｉを１．４％、Ｍｎを０．１７％含有する鋼ｈのスラブを熱間圧延して厚さが２．５ｍｍの熱延コイルを得た。これを酸洗し、冷間圧延して０．５ｍｍ厚とし、水素７５体積％、窒素２５体積％、露点５０℃の雰囲気で９０秒保持する一次再結晶焼鈍をし、ＭｇＯを乾燥固形分換算で８０重量％含有するスラリーを乾燥固形分換算で５ｇ／ｍ2 となるように両面に塗布、乾燥させて焼鈍分離剤とした後、水素雰囲気中で８８０℃で４８時間保持する二次再結晶焼鈍をおこなった。その後５０℃、１０％塩酸で酸洗して、表面に浮いていた焼鈍分離剤を除去した。この時点で鋼板表面には、フォルステライトを主成分とする酸化膜が約３．２μｍ残存していた。この後、４０℃、１０％のフッ化水素酸に鋼板を浸漬し、浸漬時間を種々変更して酸化皮膜を溶解し、種々の厚さの酸化皮膜を有する電磁鋼板を得た。その後平坦化を目的とした焼鈍をおこない、実施例１に記載したのと同様の組成で乾燥膜厚が０．２μｍである絶縁皮膜を施した。
【００８１】
また、従来例として、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．１０％含有し、両面に厚さ：３．０μｍの燐酸とコロイダルシリカからなる無機皮膜を有する厚さ０．３５ｍｍの市販の一方向性電磁鋼板と、Ｓｉ：２．０％、Ｍｎ：０．２０％含有し、両面に厚さ：０．３５μｍの重クロム酸マグネシウム−ほう酸−アクリル樹脂からなる絶縁皮膜を有する厚さ：０．５０ｍｍの市販の無方向性電磁鋼板も供試材として使用した。
【００８２】
これらの電磁鋼板を用いて実施例２に記載したのと同様のＩ型分割鉄心を有する３相４極の表面磁石型モータを作製し、実施例２に記載したのと同様の条件でモータ効率を調査した。また、打ち抜き性を実施例１に記載したのと同様の方法で調査した。
得られた結果を表３に示した。
【００８３】
【表３】
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【００８４】
表３に示された結果からわかるように、酸化皮膜の厚さが１．０μｍ以下の場合に打ち抜き性とモータ効率が良好であった。市販の一方向性電磁鋼板は打ち抜き性が良くなく、市販の無方向性電磁鋼板はモータ効率が良くなかった。
【００８５】
（実施例４）
実施例１に記載の鋼ｇのスラブを１１８０℃に加熱して仕上温度８６０℃で熱間圧延し、厚さが２．３ｍｍの熱延鋼板を得た。また鋼ｈのスラブを１１５０℃に加熱して仕上温度８４０℃、巻取温度５３０℃で熱間圧延し、厚さ：２．３ｍｍの熱延板を得た。Ａｃ１変態点は、鋼ｇ、鋼ｈとも１０００℃程度であった。これらの熱延鋼板を酸洗し、厚さ：０．５０ｍｍに冷間圧延し、種々の温度で連続焼鈍する一次再結晶焼鈍を施した。焼鈍温度への加熱速度は、鋼ｇは加熱速度１０℃／秒、鋼ｈは加熱速度１５℃／秒とした。その後、アルミナを主体とする焼鈍分離剤を塗布した後、水素雰囲気または水素−窒素混合雰囲気中で種々の温度に加熱し、箱焼鈍法による二次再結晶焼鈍を施した。その後焼鈍分離剤を除去し、８２０℃で３０秒間保持する平坦化のための連続焼鈍をおこない、絶縁コーティングを施した。これらの鋼板の硬さ（ＨＶ）は、鋼ｇでは１４５前後、鋼ｈでは１２４前後であった。これらの鋼板のＬ方向とＴ方向の磁気特性を実施例１に記載したのと同様の方法で測定した。表４に焼鈍条件と得られた鋼板の磁気特性を示した。
【００８６】
【表４】
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【００８７】
表４に示されているように、焼鈍条件が好ましい範囲内であった試験番号３２、３５、３６、３７および３９では良好な磁気特性のものが得られた。これに対し一次再結晶焼鈍または二次再結晶焼鈍の条件が好ましい範囲でなかったものは、安定した二次再結晶が生じなかったためにＬ方向の特性が良くなかった。二次再結晶焼鈍雰囲気のＮ濃度が高かった試験番号４０では、Ｌ方向のＢ50は優れていたがＴ方向のＢ50が良くなかった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の電磁鋼板は、従来の無方向性電磁鋼板に比べてＬ方向の磁気特性が大幅に良好であるので、モータやトランスのエネルギー変換効率の改善に有効な鋼板である。本発明の電磁鋼板は打ち抜き性も優れているので、特に分割型鉄心を備えた小型モータの効率改善を生産性良く実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータのステータ鉄心であって、電磁鋼板から一体として打ち抜かれた鉄心片の例を示す概念図である。
【図２】ヨーク部とティース部がＴ型に配置された鉄心片を組み合わせて構成される分割型鉄心片の例を示す概念図である。
【図３】リング状のヨーク部とＩ形状のティース部で構成される分割型鉄心片の例を示す概念図である。
【図４】（ａ）は複数のＴ型鉄心片のヨーク部を直線状に連ねて打ち抜き加工した鉄心片の例を示す概念図である。
（ｂ）は前記展開型分割鉄心片のティース部に巻線を施し、全体を円環状に折り曲げて得た鉄心の概念図である。
【符号の説明】
１：ロータ、２：巻線、３：ヨーク部、４：ティース部、５：磁束、６：Ｔ型鉄心片、７：リング状のヨーク部品、８：Ｉ型のティース部品、９：Ｔ型鉄心片、１０：Ｔ型鉄心片のヨーク部、１１：Ｔ型鉄心片のティース部。
【符号の説明】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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