[发明专利]方向性电磁钢板及使用其而成的变压器的叠铁芯以及叠铁芯的制造方法

说明书

本发明提供在用于变压器的叠铁芯的情况下变压器铁损减小效果优异的方向性电磁钢板。用于变压器的叠铁芯的方向性电磁钢板，该钢板的板厚t与对该钢板实施了以下述式(1)定义的椭圆磁化的情况下的铁损劣化率满足下述关系。在板厚t≤0.20mm的情况下，铁损劣化率为85％以下，在0.20mm＜板厚t＜0.27mm的情况下，铁损劣化率为80％以下，在0.27mm≤板厚t的情况下，铁损劣化率为75％以下。(实施了椭圆磁化的情况下的铁损劣化率)＝((W_A‑W_B)/W_B)×100 (1)。其中，在式(1)中，W_A为实施了RD方向(轧制方向)为1.7T、TD方向(与轧制方向垂直的方向)为1.0T的50Hz椭圆磁化的情况下的铁损，W_B为实施了RD方向为1.7T的50Hz交变磁化的情况下的铁损。

技术领域

本发明涉及变压器的叠铁芯中使用的方向性电磁钢板及使用其而成的变压器的叠铁芯以及叠铁芯的制造方法。

背景技术

对于具有下述结晶组织、即在作为铁的易磁化轴的＜001＞取向与钢板的轧制方向高度一致的结晶组织的方向性电磁钢板而言，其特别是作为电力用变压器的铁芯材料使用。变压器按其铁芯构造大致分为叠铁芯变压器和卷铁芯变压器。叠铁芯变压器通过将切割为规定形状的钢板层叠而形成铁芯。另一方面，卷铁芯变压器将钢板卷绕重叠而形成铁芯。在大型变压器中，目前大多专门使用叠铁芯变压器。针对变压器铁芯存在多种要求，铁损小尤为重要。

基于该观点，关于作为铁芯材料的方向性电磁钢板所要求的特性，铁损值小是重要的。另外，为了减小变压器中的励磁电流以减小铜损，还需要磁通密度高。该磁通密度以磁化力为800A/m时的磁通密度B8(T)来评价，通常，向高斯取向的取向集聚度越高，则B8越大。磁通密度大的电磁钢板通常磁滞损耗小，铁损特性方面也优异。另外，为了减小铁损，重要的是使钢板中的二次再结晶晶粒的晶体取向与高斯取向高度一致、减少钢成分中的杂质。但是，晶体取向的控制、杂质的减少存在限度，因此开发了采用物理方法在钢板的表面引入不均匀性、对磁畴的宽度进行细分化以减小铁损的技术、即磁畴细分化技术。例如，在专利文献1中提出了下述技术：向最终制品板照射激光，在钢板表层引入高位错密度区域，从而缩窄磁畴宽度以减小铁损。在专利文献2中，提出了通过照射电子束来控制磁畴宽度的技术。

为了减小变压器铁损，通常，考虑减小作为铁芯材料的方向性电磁钢板的铁损(材料铁损(material iron loss))即可。但是，对于变压器铁芯、特别是具有3脚或5脚的方向性电磁钢板的三相励磁的卷铁芯变压器而言，已知变压器中的铁损变得大于材料铁损。通常，将作为变压器的铁芯使用电磁钢板的情况下的铁损值(变压器铁损(transformer ironloss))除以通过爱普斯坦试验(Epstein test)获得的材料的铁损值而得的值称为构建因子(BF、building factor)或破坏因子(DF、destruction factor)。也就是说，在具有3脚或5脚的三相励磁的卷铁芯变压器中，BF通常超过1。

此外，关于叠铁芯变压器，还被指出，铁芯材料的铁损减小未必会导致变压器的铁损减小。特别是，在使用B8为1.88T以上的向高斯取向的集聚度高的材料(高取向性方向性电磁钢板：HGO)的叠铁芯中，已知还存在虽然材料的磁特性良好，但变压器自身的磁特性反而劣化的情况。这表明，即使制造出磁特性优异的方向性电磁钢板，其也未被完全用于变压器的实机特性。另外，对于材料的磁通密度B8以外的特性，也由于钢板被膜的张力的大小、磁畴细分化处理的有无等多种特性变化而使得BF变化。另外，变压器铁芯的形状、层叠搭接方式的差异也会导致BF变化、变压器的铁损变化。

作为通常的理解，作为层叠变压器中的变压器铁损相比于材料铁损的铁损值增加的要因，推定主要为以下三点：i)由铁芯内产生的磁通波形失真引起的铁损增量、ii)由铁芯内产生的旋转磁通引起的铁损增量、iii)由因铁芯接合部处的磁通穿越(magnetic fluxtransfer)而产生的面内涡流损耗增加等引起的铁损增加。