[发明专利]方向性电磁钢板、使用该方向性电磁钢板而成的变压器的卷绕铁芯和卷绕铁芯的制造方法

说明书

本发明提供一种在用于变压器的卷绕铁芯的情况下，变压器铁损的降低效果优异的方向性电磁钢板。一种方向性电磁钢板，用于变压器的卷绕铁芯，该钢板的板厚t和对该钢板施加由下述式(1)定义的椭圆磁化时的铁损劣化率满足以下的关系。板厚t≤0.20mm的情况下，铁损劣化率为60％以下；0.20mm＜板厚t＜0.27mm的情况下，铁损劣化率为55％以下；0.27mm≤板厚t的情况下，铁损劣化率为50％以下(施加椭圆磁化时的铁损劣化率)＝((W_A－W_B)/W_B)×100…(1)，其中，式(1)中，W_A是施加在RD方向(轧制方向)为1.7T、在TD方向(与轧制方向成直角的方向)为0.6T的50Hz椭圆磁化时的铁损，W_B是在RD方向施加1.7T的50Hz交变磁化时的铁损。

技术领域

本发明涉及用于变压器的卷绕铁芯的方向性电磁钢板、以及使用该方向性电磁钢板而成的变压器的卷绕铁芯、以及卷绕铁芯的制造方法。

背景技术

具有在铁的易磁化轴即＜001＞取向与钢板的轧制方向高度一致的晶体结构的方向性电磁钢板特别是用作电力用变压器的铁芯材料。变压器根据其铁芯结构大致分为叠片铁芯变压器和卷绕铁芯变压器。叠片铁芯变压器通过层叠切断成规定的形状的钢板而形成铁芯。另一方面，卷绕铁芯变压器通过卷起钢板而形成铁芯。大型的变压器中，目前大多主要使用叠片铁芯变压器。作为变压器铁芯有各种要求，但特别重要的是铁损小。

从该观点考虑，作为铁芯坯材即方向性电磁钢板所要求的特性，铁损值小也很重要。并且，为了减少变压器的励磁电流而减少铜损，还需要磁通密度高。该磁通密度以磁化力800A/m时的磁通密度B8(T)进行评价，一般向Goss取向的取向整合度越高，B8越大。磁通密度大的电磁钢板一般磁滞损耗小，铁损特性方面也优异。并且，为了降低铁损，重要的是使钢板中的二次再结晶晶粒的晶体取向与Goss取向高度一致、降低钢成分中的杂质。然而，控制结晶取向、降低杂质是有限度的，因此开发了通过物理方法对钢板的表面导入不均匀性，使磁畴的宽度细化而降低铁损的技术，即磁畴细化技术。例如专利文献1、专利文献2中记载了在钢板表面设置规定深度的线状的槽的耐热型的磁畴细化方法。上述专利文献1中，记载了利用齿轮型辊进行的槽形成方法。并且，上述专利文献2中记载了将刀尖按压到最终退火后的钢板中而形成槽的方法。这些手段具有即使进行热处理，对钢板施加的磁畴细化效果也不消失，也能够应用于卷绕铁芯等的优点。

为了减少变压器铁损，通常认为只要减少作为铁芯坯材的方向性电磁钢板的铁损(坯材铁损)即可。然而，已知变压器铁芯、特别是具有3个脚或5个脚的方向性电磁钢板的三相励磁的卷绕铁芯变压器中，与坯材铁损相比变压器的铁损更大。一般将使用电磁钢板作为变压器的铁芯时的铁损值(变压器铁损)除以爱泼斯坦试验中得到的坯材的铁损值而得的值称为工艺系数(building factor，BF)或者分配系数(distraction factor，DF)。即，具有3个脚或5个脚的三相励磁的卷绕铁芯变压器中，通常BF超过1。

作为通常的观点，作为卷绕变压器的变压器铁损与坯材铁损相比铁损值增加的主要因素，主要指出由磁路长度的差异产生的磁通向内卷绕磁芯集中。如图1所示，内卷绕磁芯1和外卷绕磁芯2同时被励磁的情况下，与外卷绕磁芯2相比内卷绕磁芯1的磁路长度更短，因此磁通在内卷绕磁芯1集中，其结果，铁损在内卷绕磁芯1增加。特别是励磁磁通密度比较小的情况下，磁路长度的效果大，因此由磁通集中导致的铁损增加大。若励磁磁通密度大，则仅内卷绕磁芯1不承载励磁，在外卷绕磁芯2也穿过更多的磁通，因此磁通的集中缓和。其中，如图2所示，穿过外卷绕磁芯2的磁通使磁通在内卷绕磁芯1穿过，在内卷绕磁芯1与外卷绕磁芯2之间，生成层间的磁通穿越3。通过在面内方向产生磁化，从而产生面内涡流损耗的增加，产生层间的磁通穿越3而铁损增加。

另外，为了在变压器铁芯中进行线圈插入，如图3所示，存在使钢板和将钢板搭接的接合部(搭接部4)。该搭接部4中，发生磁通在钢板垂直方向穿越等复杂的磁化动作，因此磁阻变大。由于在面内方向产生磁化，导致面内涡流损耗增加。