Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства
Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу анизотропной электротехнической стали, используемому в качестве материала для железных сердечников трансформаторов. Лист электротехнической стали включает в себя стальной лист и, необязательно, изоляционное покрытие, сформированное на стальном листе. В том случае, когда выполняется термообработка с проведением выдержки при 800°C в течение 2 часов, в отношении формы волны магнитострикции во времени (формы волны t - λ) при намагничивании до 1,7 Тл пиковое значение разностной формы волны, получаемой вычитанием формы волны магнитострикции после термообработки из формы волны магнитострикции до термообработки, составляет 0,01×10-6 или больше и 0,20×10-6 или меньше, а разность, получаемая вычитанием магнитных потерь до термообработки из магнитных потерь после термообработки, составляет 0,03 Вт/кг или больше и 0,17 Вт/кг или меньше. Обеспечивается уменьшение магнитных потерь и снижение уровня шума трансформатора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к листу анизотропной электротехнической стали, подходящим образом используемому для сердечника трансформатора или т.п., а также к способу его производства. Более конкретно, настоящее изобретение относится к листу анизотропной электротехнической стали, вызывающему низкие магнитные потери и низкий шум, что способствует не только уменьшению магнитных потерь сердечника, но и уменьшению шума, а также к способу его производства. Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2019-012090, поданной 28 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В последние годы уменьшение шума и вибрации является все более и более востребованным для электромагнитных устройств, таких как трансформаторы, и от листа анизотропной электротехнической стали, используемого для сердечника трансформатора, требуется, чтобы он был материалом, пригодным для низкого шума и низкой вибрации, а также низких магнитных потерь. Известно, что одной из причин, вызывающих шум и вибрацию материала трансформатора, является магнитострикция листа анизотропной электротехнической стали. Упомянутая здесь магнитострикция является вибрацией, которая заметна в направлении прокатки листа анизотропной электротехнической стали и которая происходит за счет небольших изменений внешней формы листа анизотропной электротехнической стали при изменении напряженности намагничивания, когда лист анизотропной электротехнической стали намагничивается переменным магнитным полем. Величина магнитострикции является малой и имеет порядок 10-6. Однако магнитострикция вызывает вибрацию в сердечнике, которая распространяется через внешнюю конструкцию, такую как кожух трансформатора, и становится шумом.
[0003] Характеристики магнитострикции изменяются в зависимости от различных факторов, таких как структура и состояние листа анизотропной электротехнической стали, в частности, степень интеграции кристаллографических ориентаций, натяжение, прикладываемое к стальному листу изоляционным покрытием, и присущая стали деформация. Когда характеристики магнитострикции изменяются, изменяется уровень шума, и в некоторых случаях шум может быть уменьшен.
[0004] В качестве одного из способов изменения характеристик магнитострикции известен метод локального облучения поверхности листа анизотропной электротехнической стали лазером, электронным лучом или т.п. для измельчения магнитных доменов. В большинстве случаев облучение лазером или т.п. выполняется линейно в направлении, по существу ортогональном направлению прокатки стального листа. В результате формируются замыкающие магнитные домены, простирающиеся в направлении облучения, и полосовые магнитные домены измельчаются, приводя к уменьшению магнитных потерь. С другой стороны, при облучении лазером или т.п. характеристики магнитострикции также могут изменяться, а также может изменяться уровень шума. Поэтому требуются условия облучения, которые могли бы снизить магнитные потери и уменьшить шум.
[0005] Патентный документ 1 имеет своей целью предложить лист анизотропной электротехнической стали, вызывающий низкие магнитные потери и низкий шум, с которым могут быть достигнуты как низкие магнитные потери, так и низкий шум трансформатора, сосредоточен на значении магнитострикции 0-p при магнитной индукции насыщения и разности между значением магнитострикции 0-p при магнитной индукции насыщения и значением магнитострикции 0-p при 1,7 Тл, и предлагает доводить такую разность до и после лазерного облучения до заданного значения или меньше. Однако лист анизотропной электротехнической стали по патентному документу 1, вызывающий низкий шум, производится при уделении внимания только разности в интенсивности пика магнитострикции, и нельзя сказать, что низкие магнитные потери и низкий шум являются достаточными для высоких требований последних лет.
[0006] Патентный документ 2 имеет своей целью предложить лист анизотропной электротехнической стали, способный изменять и уменьшать уровень шума, производимого трансформатором или дросселем, за счет изменения характеристик магнитострикции стального листа в качестве материала сердечника, и предлагает задавать амплитуду компоненты магнитострикции на частоте 4f, когда лист анизотропной электротехнической стали, подвергнутый измельчению магнитных доменов с помощью линейной деформации, намагничивается на основной частоте f, а также задавать разность амплитуды до и после отжига для снятия напряжений (SRA). Однако, хотя в патентном документе 2 амплитуда компоненты магнитострикции на частоте 4f определяется на основе того найденного факта, что магнитострикция компоненты 4f зависит от формы замыкающих магнитных доменов, создаваемых путем локального введения деформации, другие частотные компоненты не рассматриваются, и уменьшение магнитных потерь исследовано в недостаточной степени.
[0007] Патентный документ 3 имеет своей целью предложить лист однонаправленной электротехнической стали для малошумного трансформатора, который эффективно уменьшает шум путем снижения гармоник, оказывающих большое влияние на человеческий слух, и предлагает сглаживать изменения формы волны магнитострикции путем удержания магнитострикции λ0-B (разницы в форме стального листа, когда магнитная индукция составляет B Тл и 0 Тл) в диапазоне 0≤λ0-B≤0,5×10-6 с использованием облучения лазером и натяжения покрытия. Однако, хотя в листе анизотропной электротехнической стали по патентному документу 3 и описано, что шум трансформатора уменьшается, магнитные потери исследованы в недостаточной степени. В дополнение, внимание обращается только на разность формы между максимальной магнитной индукцией B и 0 Тл, а сама форма волны магнитострикции во времени не исследована.
ДОКУМЕНТЫ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0008] Патентный документ 1: Японский патент № 4216488
Патентный документ 2: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2017-128765
Патентный документ 3: Японский патент № 3500103
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0009] Как описано выше, хотя до настоящего времени проводились различные исследования листов анизотропной электротехнической стали, которые могут снизить магнитные потери и уменьшить шум, в последние годы потребовалось дальнейшее улучшение характеристик. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить лист анизотропной электротехнической стали, способный одновременно снижать потери в сердечнике и шум в трансформаторе на основе предпосылки «материала с управлением магнитными доменами», такого как облученный лазером материал и облученный электронным лучом материал, используемый для применения в высокоэффективном трансформаторе с шихтованным сердечником.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[0010] Настоящее изобретение предусматривает средства по следующим аспектам.
[1] Лист анизотропной электротехнической стали согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя: стальной лист; и, необязательно, изоляционное покрытие, сформированное на стальном листе, в котором в том случае, когда выполняется термообработка с проведением выдержки при 800°C в течение 2 часов, в отношении формы волны магнитострикции во времени (формы волны t - λ) при намагничивании до 1,7 Тл пиковое значение разностной формы волны, получаемой вычитанием формы волны магнитострикции после термообработки из формы волны магнитострикции до термообработки, составляет 0,01×10-6 или больше и 0,20×10-6 или меньше, а разность, получаемая вычитанием магнитных потерь до термообработки из магнитных потерь после термообработки, составляет 0,03 Вт/кг или больше и 0,17 Вт/кг или меньше.
[2] В листе анизотропной электротехнической стали по пункту [1] на по меньшей мере поверхности стального листа может присутствовать линейная или прерывисто линейная деформация, которая введена в направлении, пересекающем направление прокатки стального листа.
[3] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали согласно другому аспекту настоящего изобретения является способом производства листа анизотропной электротехнической стали по пункту [1] или [2], включающим в себя: линейное облучение поверхности листа анизотропной электротехнической стали лазерным лучом или электронным лучом.
ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] В листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с аспектом настоящего изобретения, поскольку пиковое значение разностной формы волны, получаемой вычитанием формы волны магнитострикции после термообработки из формы волны магнитострикции до термообработки, составляет 0,01×10-6 или больше и 0,20×10-6 или меньше, а разность, получаемая вычитанием магнитных потерь до термообработки из магнитных потерь после термообработки, составляет 0,03 Вт/кг или больше и 0,17 Вт/кг или меньше, в случае его применения в трансформаторе могут быть достигнуты одновременно низкие потери в трансформаторе (магнитные потери) и низкий шум трансформатора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Фиг. 1 представляет собой диаграмму, показывающую один пример формы волны магнитострикции во времени в том случае, когда лист анизотропной электротехнической стали до отжига для снятия напряжений (SRA) намагничивается синусоидальной волной, имеющей амплитуду магнитной индукции 1,7 Тл и частоту 50 Гц.
Фиг. 2 представляет собой диаграмму, показывающую один пример формы волны магнитострикции во времени в том случае, когда лист анизотропной электротехнической стали после отжига для снятия напряжений (SRA) намагничивается синусоидальной волной, имеющей амплитуду магнитной индукции 1,7 Тл и частоту 50 Гц.
Фиг. 3 представляет собой диаграмму, показывающую разницу между формами волны магнитострикции во времени до и после отжига для снятия напряжений (SRA).
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения подвергается управлению магнитными доменами. Управление магнитными доменами оказывает эффект измельчения полосовых магнитных доменов и сокращения магнитных потерь. Управление магнитными доменами может быть подтверждено путем наблюдения того, разделились ли полосовые магнитные домены или нет.
[0014] С другой стороны, управление магнитными доменами изменяет характеристики магнитострикции и может изменять уровень шума из-за изменения характеристик магнитострикции. Причина этого заключается в том, что магнитострикцией создаются в структуре различные режимы вибрации, и вибрация структуры влечет за собой генерирование шума. В режиме вибрации структуры на вибрацию с основной частотой накладываются колебания более высоких частот (высших гармоник), которые являются целыми кратными основной частоты. Основная частота составляет, например, 100 Гц в случае, когда частота тока намагничивания составляет 50 Гц, а частоты высших гармоник составляют 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц и т.п. Авторы настоящего изобретения исследовали снижение уровня шума путем изменения характеристик магнитострикции посредством управления магнитными доменами.
[0015] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что изменения в характеристиках магнитострикции при управлении магнитными доменами могут быть оценены по разностной форме волны (ось времени одинакова), получаемой вычитанием формы волны магнитострикции до управления магнитными доменами из формы волны магнитострикции после управления магнитными доменами, и неожиданно обнаружили, что, если условия управления магнитными доменами являются постоянными, то разностные формы волны являются почти одинаковыми, даже если формы волны магнитострикции исходных образцов различаются. В дополнение, в результате исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что путем оценки самих разностных форм волн без ограничения конкретными частотными компонентами можно одновременно управлять магнитными потерями и шумовыми характеристиками с более высокой точностью и хорошей воспроизводимостью.
[0016] Вышеупомянутые новые обнаруженные факты далее будут описаны со ссылкой на Фиг. 1-3. Сначала авторы настоящего изобретения подготовили девять видов листов анизотропной электротехнической стали с высокой магнитной индукцией (HGO), выполнили на них управление магнитными доменами при одинаковых условиях и измерили формы волны магнитострикции во времени. Фиг. 1 представляет собой наложение измеренных форм волны листов анизотропной электротехнической стали. При одинаковых условиях управления магнитными доменами линейное лазерное облучение было выполнено при выходной мощности лазера P в 250 Вт и интервале PL (интервале между линиями облучения) 4 мм параллельно направлению, ортогональному направлению прокатки, с малой осью облучения dL (диаметром в направлении прокатки) 0,08 мм и большой осью облучения dC (диаметром в направлении, ортогональном направлению прокатки) 1,0 мм. После этого листы анизотропной электротехнической стали, подвергнутые управлению магнитными доменами, подвергали отжигу для снятия напряжений (SRA) при 800°C в течение 2 часов в качестве термообработки и измеряли формы волны магнитострикции во времени. Таблица 2 показывает результаты измерений. Разностные формы волны, получаемые вычитанием формы волны магнитострикции (Фиг. 1) после отжига для снятия напряжений (SRA) из форм волны магнитострикции (Фиг. 2) до отжига для снятия напряжений (SRA), показаны на Фиг. 3. Хотя формы волны магнитострикции до и после SRA были различными, разностные формы волны до и после SRA были почти одинаковыми для сталей 1-9. Считается, что причина состоит в том, что термообработка устраняет эффект управления магнитными доменами, но не вызывает флуктуации кристаллографической ориентации листа анизотропной электротехнической стали с крупным размером зерна. Хотя первоначальная форма волны магнитострикции изменяется из-за таких факторов, как кристаллографическая ориентация, поскольку разностные формы волны почти одинаковы, считается, что разностные формы волны соответствуют величине изменения в характеристиках магнитострикции, вызываемого управлением магнитными доменами, выполняемым при одинаковых условиях. Другими словами, возможно количественно определить и оценить характеристики магнитострикции, которые изменяются управлением магнитными доменами, на основе разницы в формах волны магнитострикции до и после термообработки. В дополнение, на Фиг. 1-3 горизонтальная ось представляет собой «время одного цикла намагничивания».
[0017] Как описано выше, по разностным формам волн можно количественно определить изменение в характеристиках магнитострикции за счет управления магнитными доменами. Здесь пиковое значение (амплитуда) этой разностной формы волны считается пропорциональным(ой) объему замыкающего магнитного домена в той части, которая подверглась управлению магнитными доменами, и эта разностная форма волны состоит главным образом из вибрационной компоненты с основной частотой. Следовательно, когда изменение магнитострикции разностной формы волны за счет управления магнитными доменами добавляется к основному листу анизотропной электротехнической стали, хотя вибрационная компонента основной частоты устраняется, компоненты высших гармоник относительно усиливаются, что может привести к шуму трансформатора. Следовательно, шум трансформатора может быть уменьшен путем задания верхнего предела пикового значения (амплитуды) этой разностной формы волны. В частности, пиковое значение разностной формы волны установлено равным 0,20×10-6 или меньше. С другой стороны, когда пиковое значение (амплитуда) разностной формы волны слишком мало(а), эффект управления магнитными доменами проявляется в недостаточной степени, и потери в трансформаторе не могут быть в достаточной степени уменьшены. Следовательно, пиковое значение разностной формы волны установлено равным 0,01×10-6 или больше.
[0018] В листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, подвергнутом управлению магнитными доменами, в том случае, когда измеряют магнитные потери до и после термообработки и получают разность между измеренными значениями, разность магнитных потерь (магнитные потери после термообработки - магнитные потери до термообработки) составляет 0,03 Вт/кг или больше и 0,17 Вт/кг или меньше. Когда разность магнитных потерь составляет менее 0,03 Вт/кг, улучшение характеристик магнитных потерь за счет управления магнитными доменами является недостаточным, а когда разность магнитных потерь превышает 0,17 Вт/кг, ухудшаются шумовые характеристики.
[0019] С точки зрения количественного определения разностной формы волны до и после управления магнитными доменами, необходимо, чтобы термообработка в достаточной степени устраняла эффект управления магнитными доменами. Поэтому температура термообработки должна быть установлена подходящим образом. Что касается условий термообработки, то они могут быть установлены так, чтобы эффект управления магнитными доменами был в достаточной степени устранен и изоляционное покрытие листа анизотропной электротехнической стали не ухудшалось, путем подходящего комбинирования температуры термообработки и времени выдержки, и в качестве условий температура термообработки может составлять от 500°C до 900°C, а время выдержки может составлять от 30 минут до 8 часов. Когда температура термообработки является слишком высокой, не только устраняется эффект управления магнитными доменами, но и может ухудшаться изоляционное покрытие листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому верхний предел температуры термообработки установлен равным 900°C. С другой стороны, когда температура термообработки является слишком низкой, существует опасение того, что эффект управления магнитными доменами может быть не устранен. Поэтому нижний предел температуры термообработки установлен равным 500°C. В дополнение, время выдержки при термообработке может быть выбрано подходящим образом. Однако когда время выдержки является слишком большим, не только устраняется эффект управления магнитными доменами, но и может ухудшаться изоляционное покрытие листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому верхний предел времени выдержки может составлять 8 часов. Когда время выдержки является слишком малым, существует опасение того, что эффект управления магнитными доменами может быть не устранен. Поэтому нижний предел времени выдержки может быть установлен равным 30 минутам. В качестве примера комбинации подходящей температуры термообработки и времени выдержки можно привести 30 минут или 4 часа и т.п. при 780°C или 850°C, 2 часа при 800°C. Предпочтительно, чтобы температура термообработки устанавливалась равной 800°C, а время выдержки - равным 2 часам, чтобы устойчиво получить эффект отжига для снятия напряжений. Для термообработки можно использовать печь периодического отжига, печь непрерывного отжига или т.п. Предпочтительно ограничивать скорость снижения температуры во время охлаждения так, чтобы отклонение температуры в отжигаемом листе анизотропной электротехнической стали не стало чрезмерным. В качестве конкретного примера, в случае периодического отжига, например, предпочтительными условиями являются от 30 минут до 8 часов при 500°C-800°C и скорость снижения температуры примерно 50°C/ч или меньше и 10°C/ч или больше, например, примерно 30°C/ч. Когда скорость снижения температуры является слишком высокой, в образце возникает отклонение температуры, образуется остаточная деформация, и существует опасение того, что значение магнитных потерь или т.п. может ухудшиться. С другой стороны, когда скорость снижения температуры является слишком малой, требуется чрезмерно долгое время термообработки, и эффект предотвращения остаточной деформации достигает насыщения. Поэтому предпочтительно устанавливать подходящую скорость снижения температуры.
[0020] Способ управления магнитными доменами конкретно не ограничен, если только могут быть получены желаемые свойства, другими словами, если только могут быть получены пиковое значение разностной формы волны и разность магнитных потерь, указанные в настоящем варианте осуществления, и для этого может подходящим образом использоваться облучение лазером, облучение электронным лучом, механическое введение деформаций и т.п. Хотя подходящие значения условий каждого способа управления магнитными доменами слегка варьируются в зависимости от характеристик материала, эти условия могут быть выявлены заранее для некоторых материалов, и рабочие условия и т.п. могут быть отрегулированы так, чтобы разностная форма волны находилась в хорошем диапазоне, показанном в настоящем варианте осуществления. Такое регулирование является не таким трудным для специалистов в данной области техники, которые обычно регулируют рабочие условия для управления магнитострикцией.
[0021] В листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления линейная (непрерывно линейная или прерывисто линейная) деформация, которая вводится в направлении, пересекающем направление прокатки стального листа, присутствует по меньшей мере на поверхности стального листа (в случае наличия изоляционного покрытия - на поверхности части стального листа, исключая покрытие), и управление магнитными доменами может быть реализовано с помощью линейной деформации. Поверхность стального листа может облучаться лазером или электронным лучом в течение более длительного промежутка времени с более низкой удельной мощностью облучения, чем в предшествующем уровне техники, так, чтобы могли быть получены пиковое значение разностной формы волны и разность магнитных потерь, указанные в настоящем варианте осуществления. Например, в отношении выходной мощности лазера P (Вт), малая ось облучения dL (диаметр в направлении прокатки) и большая ось облучения dC (диаметр в направлении, ортогональном направлению прокатки) продолговатого пятна облучения устанавливаются достаточно большими, и удельная мощность облучения, выражаемая формулой Ip = (4×P)/(π×dL×dC), уменьшается, в результате чего «пиковое значение разностной формы волны и разность магнитных потерь» можно контролировать в пределах указанных диапазонов. Лазер или т.п. может линейно облучать поверхность стального листа.
[0022] Условия облучения лазером или электронным лучом можно регулировать индивидуально. Энергия облучения (Ua) лазером или электронным лучом может быть установлена равной 0,1-10 мДж/мм2. Этот диапазон предпочтителен с точки зрения эффекта достаточного улучшения магнитных потерь. Диаметр лазерного или электронного луча может составлять 0,001-0,4 мм в случае идеального круга. В случае эллипса малая ось dL является той же, что и выше, но большая ось dC может быть установлена равной 0,001-50 мм. Число импульсов, ширину импульса, скорость сканирования, условия волнистости и т.п. лазерного или электронного луча можно регулировать подходящим образом. При облучении лазерным или электронным лучом фокусирующая линза или фокусирующая катушка могут вибрировать вверх и вниз, и эта вибрация может быть синхронизирована со скоростью сканирования лазерного или электронного луча для управления.
[0023] Лазерное облучение может выполняться с использованием лазера на CO2, лазера на YAG, волоконного лазера или т.п. С точки зрения сокращения магнитных потерь желательно, чтобы области управления магнитными доменами простирались в форме полосы или линейной форме по существу под прямым углом к направлению прокатки стального листа, и чтобы эти области вводились периодически в направлении прокатки.
[0024] Характеристики магнитострикции также изменяются в зависимости от натяжения, прикладываемого к стальному листу изоляционным покрытием. Следовательно, характеристики магнитострикции могут регулироваться путем формирования изоляционного покрытия на листе анизотропной электротехнической стали. То есть, лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть листом анизотропной электротехнической стали, имеющим изоляционное покрытие, сформированное на поверхности стального листа. Также можно регулировать натяжение путем регулирования толщины изоляционного покрытия. Например, в случае формирования изоляционного покрытия его натяжение может составлять 1-20 МПа.
[0025] Толщина листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления не ограничена, но предпочтительно составляет 0,10-0,35 мм, а более предпочтительно 0,15-0,27 мм с учетом применения в трансформаторе.
[0026] В качестве способа производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, например, поверхность листа анизотропной электротехнической стали линейно облучают лазерным лучом или электронным лучом при вышеупомянутых условиях.
Примеры
[0027] Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на следующие примеры. Однако настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограничиваемое этими примерами.
[0028] Лист анизотропной электротехнической стали с высокой магнитной индукцией, имеющий толщину листа 0,23 мм, произведенный обычным способом, подвергали линейному облучению лазером при выходной мощности P лазера 250 Вт и интервале PL 4 мм параллельно направлению, ортогональному направлению прокатки, по-разному изменяя малую ось облучения dL (диаметр в направлении прокатки) и большую ось облучения dC (диаметр в направлении, ортогональном направлению прокатки), посредством чего осуществляли управление магнитными доменами. Энергия облучения составляла 2,1 мДж/мм2, а скорость сканирования луча при облучении составляла 30 м/с. В качестве лазера использовали волоконный лазер. Форму волны магнитострикции во времени у каждого листа анизотропной электротехнической стали перед отжигом для снятия напряжений (SRA) после лазерного облучения и листа анизотропной электротехнической стали после отжига для снятия напряжений (SRA) после лазерного облучения под воздействием синусоидального намагничивания до 1,7 Тл при частоте 50 Гц измеряли лазерным прибором для измерения магнитострикции доплеровского типа. Поскольку скорость отклика лазерного прибора доплеровского типа достаточно высока, частота намагничивания при измерении магнитострикции не ограничивается 50 Гц, и измерения могут выполняться на более высоких частотах, таких как 100 Гц и 200 Гц. Однако, поскольку коммерческая частота намагничивания составляет от 50 Гц до 60 Гц, измерения проводили при 50 Гц. Таблица 1 показывает условия подготовки образцов и результаты измерения магнитострикции (пиковые значения разностных форм волны до и после термообработки). Эта таблица также показывает разность магнитных потерь до и после SRA.
[0029] [Таблица 1]
| Образец | Ip*1 (кВт/мм2) |
P (Вт) |
dL (мм) |
dC (мм) |
Пиковое значение разностной формы волны магнитострикции (× 10-6) |
Разность магнитных потерь (Вт/кг) |
Натяжение покрытия (МПа) |
Температура термообработки (°C) × время (часов) | Пример по изобретению/Сравнительный пример |
| A | 21,2 | 250 | 0,03 | 0,5 | 0,52 | 0,09 | 12 | 800 × 2 | Сравнительный пример |
| B | 3,5 | 250 | 0,1 | 0,9 | 0,46 | 0,08 | 12 | 800 × 2 | Сравнительный пример |
| C | 2,0 | 250 | 0,2 | 0,8 | 0,35 | 0,08 | 12 | 800 × 2 | Сравнительный пример |
| D | 0,16 | 250 | 0,3 | 6,8 | 0,15 | 0,08 | 12 | 800 × 2 | Пример по изобретению |
| E | 0,66 | 250 | 0,4 | 1,2 | 0,16 | 0,07 | 12 | 800 × 2 | Пример по изобретению |
| F | 0,18 | 250 | 0,4 | 4,5 | 0,11 | 0,06 | 12 | 800 × 2 | Пример по изобретению |
| G | 0,14 | 250 | 0,5 | 4,5 | 0,09 | 0,02 | 12 | 800 × 2 | Сравнительный пример |
| *1: Удельная мощность Ip=4P/(πdL·dC) |
[0030] Как видно из Таблицы 1, пиковое значение разностной формы волны магнитострикции, полученной у материала при условиях облучения, в которых Ip = (4×P)/(π×dL×dC) составляло 0,66 или меньше, стало малым. С другой стороны, в образцах А-C, в которых значение Ip было большим, пиковое значение разностной формы волны магнитострикции стало большим. Однако в образце G эффект управления магнитными доменами стал недостаточным, так как dL×dC увеличилось и Ip уменьшилось, а ширина магнитного домена стала больше, так что разность магнитных потерь стала слишком малой.
[0031] С использованием этих стальных листов А-G (после лазерного облучения и до SRA) изготовили трехфазные трансформаторы с трехстержневым шихтованным сердечником мощностью 400 кВА. Максимальная ширина стального листа составляла 180 мм, а число шихтованных листов составляло 650. Расчетная магнитная индукция составляла Bd=1,7 Тл. Таблица 2 показывает результаты измерения шума. Также она показывает потери в трансформаторе.
[0032] [Таблица 2]
| Образец | Ip*1 (кВт/мм2) |
Шум трансформатора (дБ(A)) f=50 Гц, Bm=1,7 Тл |
Потери в трансформаторе (Вт) f=50 Гц, Bm=1,7 Тл |
| A | 21,2 | 51 | 400 |
| B | 3,5 | 49 | 410 |
| C | 2,0 | 47 | 405 |
| D | 0,16 | 41 | 409 |
| E | 0,66 | 42 | 408 |
| F | 0,18 | 40 | 410 |
| G | 0,14 | 40 | 445 |
| *1: Удельная мощность Ip=4P/(πdL·dC) |
[0033] Как видно из Таблицы 2, в примерах, использующих листы анизотропной электротехнической стали D, E, и F, в которых пиковое значение разностной формы волны составляло 0,01×10-6 или больше и 0,20×10-6 или меньше, и разность, получаемая вычитанием магнитных потерь, составляла 0,03 Вт/кг или больше и 0,17 Вт/кг или меньше, шум трансформатора и потери в трансформаторе были уменьшены. С другой стороны, в примерах, использующих листы анизотропной электротехнической стали А-C и G, либо шум трансформатора, либо потери в трансформаторе были неудовлетворительными.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0034] С помощью листа анизотропной электротехнической стали по настоящему изобретению могут быть одновременно достигнуты низкие потери в трансформаторе (магнитные потери) и низкий шум трансформатора. Следовательно, достигается высокая промышленная применимость.
1. Лист анизотропной электротехнической стали, содержащий:
стальной лист; и
необязательно, изоляционное покрытие, сформированное на стальном листе,
причем в том случае, когда выполняется термообработка с проведением выдержки при 800°C в течение 2 часов,
в отношении формы волны магнитострикции во времени (формы волны t - λ) при намагничивании до 1,7 Тл пиковое значение разностной формы волны, получаемой вычитанием формы волны магнитострикции после термообработки из формы волны магнитострикции до термообработки, составляет 0,01×10-6 или больше и 0,20×10-6 или меньше, и
разность, получаемая вычитанием магнитных потерь до термообработки из магнитных потерь после термообработки, составляет 0,03 Вт/кг или больше и 0,17 Вт/кг или меньше.
2. Лист анизотропной электротехнической стали по п. 1, в котором по меньшей мере на поверхности стального листа присутствует линейная или прерывисто линейная деформация, которая введена в направлении, пересекающем направление прокатки стального листа.
3. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. 1 или 2, включающий:
линейное облучение поверхности листа анизотропной электротехнической стали лазерным лучом или электронным лучом.
