[发明专利]高频铁损低的无方向性电磁钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种作为马达的磁芯(铁芯)材料使用的、高频铁损低 的无方向性电磁钢。

背景技术

近年来，从环境保护和节省能源的角度考虑，人们提高了对电动汽 车的关注；对驱动用马达要求高速转动和小型化；同时驱动频率达到了 800Hz左右。

而且，由于在驱动时会有数倍于驱动频率的高频成分叠加在驱动频 率上，所以作为马达的磁芯材料的无方向性电磁钢板在要求其具有能实 现高速转动和小型化的机械特性的同时，还要求在400Hz～2kHz的高 频区域具有优良的磁特性，特别是具有优良的铁损特性。

在铁损中，有过流损耗和磁滞损耗，过流损耗与板厚的平方成正比， 与电阻率成反比。因此，为了降低过流损耗，以前人们尝试过的方法有： (i)降低板厚；和/或(ii)提高Si量和/或Al量，以便在提高电阻率 的同时，提高钢板的强度(转子的刚性)。

例如，在专利文献1中公开了一种限定Si量和Al量之间的比率、 以及W_10/400(W/kg)和板厚之间的关系的无方向性电磁钢板。专利文献 1的无方向性电磁钢板可以在400Hz附近降低铁损，但在频率超过 400Hz的频率区域中，其铁损特性不一定良好，不适合用作在800Hz左 右、或者更高的频率区域进行驱动的马达磁芯(铁芯)材料。

如上所述，为了降低过流损耗，(i)降低板厚、同时(ii)提高Si量 和/或Al量是有效的，但钢中的Si量和/或Al量的增加会降低钢板的加 工性能，阻碍钢板的薄板化。因此，仅仅考虑增加钢中的Si量和/或Al 量，不能在工业上稳定地生产出在800Hz左右、进而在超过1000Hz的 频率区域的铁损特性得以改善的材料。

为了在800Hz左右、进而在超过1000Hz的频率区域，开发出铁损 特性优良的薄的无方向性电磁钢板，需要具有新的技术。

在专利文献2中，公开了一种如下的制造磁特性优良的无方向性电 磁钢板的方法：在冷轧钢板的单面或双面，用热浸镀或熔融盐电镀的方 法形成Al镀膜或Al-Mn合金镀膜，接着进行合金化退火。

专利文献2的方法用于谋求降低商用频率区域的特性即铁损W15/50 (用50Hz的交流电、在最大1.5T的条件下进行磁化时，每1kg的电能 损耗)。而且，为了达到该目的，在“镀覆-合金化退火”这一方法中， 对于具有提高电阻作用的Al和/或Mn，使其至少在整个镀膜中与Fe 合金化，或优选使Al在整个钢板中均匀扩散。但是，根据该方法，也 不能降低在高频区域的铁损。

专利文献1：特开2007-247047号公报

专利文献2：特开平07-258863号公报

发明内容

本发明以降低无方向性电磁钢板的高频铁损为课题，其目的在于提 供一种在400Hz～2kHz的高频区域可以用作驱动的马达磁芯(铁芯) 材料的无方向性电磁钢板。

本发明人着眼于在400Hz～2kHz的高频区域仅从钢板表面到50μm 左右的深度流过涡流的情况，就增加从钢板表面到50μm深度的区域的 电阻的方法进行了潜心的研究。

在镀覆了数十μm厚的Al镀膜后采用退火使该镀膜合金化的方法会 带来Al镀覆成本的增加。当使Al在整个钢板上进行均匀扩散时，由于 也会使Al扩散至在高频下使用时不会流过涡流的表层部以外，所以扩 散到中心部的Al在高频用途中是没有用处的。本发明人发现，如果在 钢板表面镀覆电阻增加率大的Al，并使Al扩散渗透到适当的深度，从 而从钢板表面到预定深度形成Al的浓度梯度，则可以降低高频铁损。

本发明就是基于上述认识而完成的，其要点如下所述。

(1)一种高频铁损低的无方向性电磁钢板，其在厚度方向具有Al 的浓度梯度，该无方向性电磁钢板的特征在于：作为整个钢板，以质量 ％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～ 8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的Al浓度 (质量％)满足下式(1)：

0.1＜(Xs-Xc)/t＜100                   (1)

Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，

Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，