Устройство лазерной обработки

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения образования дефектов в стеклянной покровной пленке устройство для лазерной обработки листа содержит лазерный осциллятор, испускающий лазерный луч, причем лазерный луч, фокусируемый на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, представляет собой линейно-поляризованный свет и сканируется в направлении сканирования, и угол между направлением линейной поляризации и направлением сканирования составляет более 45° и равен или не более 90°. 8 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к устройству лазерной обработки, которое излучает лазерные лучи на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, используемый для сердечника трансформатора и т.п., измельчая тем самым магнитные домены.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой легко намагничивается в направлении прокатки во время производства стального листа. Следовательно, лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой также называют однонаправленным листом электротехнической стали. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой используется в качестве материала для формирования сердечника электрического устройства, такого как трансформатор или вращательная машина.

Когда лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой намагничивается, образуются потери энергии, такие как потери в сердечнике. В последние годы, благодаря развитию глобального потепления, энергосберегающие электрические устройства стали востребованы во всем мире. Следовательно, необходима технология для дополнительного уменьшения потерь в сердечнике из листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

[0003]

Потери в сердечнике классифицируются на потери на вихревые токи и гистерезисные потери. Потери на вихревые токи классифицируются на классические потери на вихревые токи и аномальные потери на вихревые токи. Для уменьшения классических потерь на вихревые токи известен лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, который имеет пленку изолирующего покрытия, сформированную на поверхности, и имеет малую толщину листа. Например, упомянутый ниже Патентный документ 1 раскрывает лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, который включает в себя стеклянную пленку, сформированную на поверхности основного стального листа, а также пленку изолирующего покрытия, сформированную на поверхности стеклянной покровной пленки.

[0004]

Например, упомянутые ниже Патентные документы 2 и 3 раскрывают лазерный способ управления магнитными доменами, способный подавлять аномальные потери на вихревые токи. В этом лазерном способе управления магнитными доменами поверхность листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором формируется пленка изолирующего покрытия, освещается лазерным лучом, и лазерный луч сканируется по существу вдоль направления ширины листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (то есть направления, по существу перпендикулярного направлению прокатки листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой). В результате ряд остаточных деформаций периодически формируется вдоль направления прокатки на поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (то есть на поверхности основного стального материала) таким образом, что магнитные домены листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой измельчаются.

В соответствии с этим способом управления магнитными доменами во внешней поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой посредством сканирования лазерным лучом формируется термическая история, имеющая крутой температурный градиент вдоль направления толщины. Благодаря такой термической истории на поверхности основного стального материала листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой формируются остаточные деформации, и магнитные домены циркулирующего тока формируются благодаря этим остаточным деформациям. Интервалы между 180° стенками доменов подвергаются измельчению за счет магнитных доменов циркулирующего тока, и в результате аномальные потери на вихревые токи в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой уменьшаются.

[0005]

Как описано выше, интервалы между 180° стенками доменов подвергаются измельчению за счет магнитных доменов циркулирующего тока, формирующихся на поверхности основного стального материала, и в результате аномальные потери на вихревые токи уменьшаются. Однако магнитные домены циркулирующего тока, сформированные на поверхности основного стального материала, вызывают увеличение гистерезисных потерь. Следовательно, для того, чтобы минимизировать потери в сердечнике, включая потери на вихревые токи и гистерезисные потери, эффективным будет уменьшить ширину магнитных доменов циркулирующего тока. Например, Патентный документ 3 раскрывает способ, в котором сильные деформации формируются в узкой области путем использовании лазерного луча в режиме TEM00, который обеспечивает очень малый размер пятна луча за счет его превосходных характеристик фокусирования, так что получаются магнитные домены циркулирующего тока, которые являются узкими и имеют достаточную прочность.

[0006]

В процессе лазерного облучения способа лазерного управления магнитными доменами управление магнитными доменами выполняется путем формирования изолирующей покровной пленки на стеклянной покровной пленке и испускания лазерного луча в направлении верхней стороны изолирующей покровной пленки. Здесь, благодаря увеличению температуры, вызываемому облучением лазерным лучом, могут быть созданы дефекты на изолирующей покровной пленке и стеклянной покровной пленке. Здесь дефекты означают повреждение пленки, такое как дефектное отслаивание, вспучивание, изменение и обесцвечивание изолирующей покровной пленки изолирующей покровной пленки и стеклянной покровной пленки. В том случае, когда дефекты образуются в стеклянной покровной пленке, материал основного стального листа становится открытым снаружи, что вызывает беспокойство насчет возможного образования ржавчины. Следовательно, в том случае, когда дефекты образуются в стеклянной покровной пленке, изолирующая покровная пленка должна быть нанесена снова, что вызывает добавление еще одного процесса и увеличение производственных затрат.

[0007]

Во время производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой выполняется многократная термическая обработка, и структура интерфейса и толщина стеклянной покровной пленки или изолирующей покровной пленки может изменяться в направлении прокатки и в направлении ширины основного стального листа. Следовательно, может быть затруднительным подавить образование дефектов в стеклянной покровной пленке на всем основном листе стали, даже когда условия лазерного облучения регулируются.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0008]

[Патентный документ 1] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2007-119821

[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № S59-33802

[Патентный документ 3] Международная патентная заявка РСТ № WO2004/083465

[Патентный документ 4] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № S58-29592

[Патентный документ 5] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H2-52192

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0009]

Однако, что касается лазерного управления магнитными доменами в предшествующем уровне техники, свойства лазерного луча, который поглощается листом стали, изменяются в зависимости от того, прозрачна ли изолирующая покровная пленка на длине волны испускаемого лазерного луча. В том случае, когда изолирующая покровная пленка является непрозрачной на длине волны лазерного луча, этот лазерный луч поглощается изолирующей покровной пленкой. В дополнение к этому, что касается распространения лазерного луча, известно, что по мере того, как расстояние распространения (в дальнейшем также называемое длиной пути) лазерного луча внутри материала, который поглощает лазерный луч, увеличивается, поглощаемая мощность лазерного луча увеличивается.

[0010]

В дополнение к этому, в случае лазерного управления магнитными доменами, в котором используется лазерный луч, имеющий длину волны, которая не пропускается изолирующей покровной пленкой, возникают следующие проблемы. Для того, чтобы выполнить сканирование лазерным лучом быстро и эффективно, используется оптическая система, которая линейно развертывает одиночный лазерный луч из положения на предопределенной высоте от поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой вдоль его направления ширины.

В том случае, когда эта оптическая система используется, лазерный луч падает перпендикулярно к поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в центральной части ширины лазерного сканирования. Таким образом, в том случае, когда положение лазерного луча совпадает с центральной частью ширины лазерного сканирования, угол между перпендикулярным направлением (нормальным направлением) к поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и направлением распространения лазерного луча (угол φ падения лазерного луча) становится равным 0°. С другой стороны, по мере того, как положение лазерного луча приближается к концевой части ширины лазерного сканирования, угол φ падения лазерного луча увеличивается.

В такой оптической системе по мере того, как положение лазерного луча приближается к концевой части ширины лазерного сканирования от центральной части ширины лазерного сканирования (по мере того, как угол φ падения лазерного луча увеличивается), длина пути лазерного луча в изолирующей покровной пленке и в стеклянной покровной пленке увеличивается, и таким образом увеличивается количестве лазерного луча, поглощаемого изолирующей покровной пленкой. Следовательно, более высокая мощность поглощается в концевой части ширины лазерного сканирования в листе стали, чем в центральной части. Следовательно, риск возникновения дефектов в стеклянной покровной пленке увеличивается.

[0011]

Для того, чтобы решить эту проблему, можно рассмотреть уменьшение поглощения лазерного луча в концевой части ширины лазерного сканирования. В этой связи, например, как раскрыто в упомянутых выше Патентных документах 4 и 5, до настоящего времени была известна технология, в которой угол падения лазерного луча (линейно-поляризованного света) устанавливается близким к углу Брюстера (например, углу 45° или больше, см. п. 3 формулы изобретения Патентного документа 4 и п. 1 формулы изобретения Патентного документа 5), так что поверхность обрабатываемого объекта облучается лазерным лучом в таком состоянии, в котором поглощение лазерного луча всегда максимизировано. Однако технология для активного уменьшения поглощения лазерного луча в конкретном положении облучения в предшествующем уровне техники не была востребована.

[0012]

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеизложенных обстоятельств, и его задачей является предложить устройство лазерной обработки, способное подавлять образование дефектов в стеклянной покровной пленке.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

[0013]

Для того, чтобы решить указанную проблему, настоящее изобретение использует следующие меры.

(1) Один аспект настоящего изобретения предлагает устройство лазерной обработки для измельчения магнитных доменов листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой путем фокусирования лазерного луча на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и сканирования в направлении сканирования, причем лазерный луч, сфокусированный на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, представляет собой линейно-поляризованный свет, а угол между направлением линейной поляризации и направлением сканирования составляет больше чем 45° и равен или меньше чем 90°.

[0014]

(2) В устройстве лазерной обработки, описанном в пункте (1), максимальный угол φMAX падения лазерного луча на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой может удовлетворять следующему условному выражению (1).

1/cosφMAX ≤ 1,19 …(1)

[0015]

(3) В устройстве лазерной обработки, описанном в пункте (1) или (2), длина волны лазерного луча, сфокусированного на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, может быть выше чем 7 мкм.

[0016]

(4) Устройство лазерной обработки, описанное в любом из пунктов (1) - (3), может дополнительно включать в себя лазерный осциллятор, который испускает лазерный луч, и лазерный осциллятор может быть CO2- лазер, который испускает линейно-поляризованный свет.

[0017]

(5) В устройстве лазерной обработки, описанном в любом из пунктов (1) - (4), форма лазерного луча, сфокусированного на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, может представлять собой эллипс, и направление малой оси этого эллипса может быть перпендикулярным направлению сканирования.

ЭФФЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018]

В соответствии с указанным аспектом может быть предотвращено образование дефектов в стеклянной покровной пленке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019]

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему, показывающую один пример процесса производства листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 схематически показывает один пример конфигурации устройства 100 лазерной обработки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 схематически показывает один пример конфигурации устройства 106 лазерного облучения в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 показывает форму лазерного луча, сфокусированного на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

Фиг. 6 схематически показывает состояния лазерного луча, падающего на лист 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

Фиг. 7A показывает длину пути e1 в изолирующей покровной пленке 16 и длину пути e1' в стеклянной покровной пленке 14 лазерного луча, падающего на изолирующую покровную пленку 16 в центральной части P1 ширины L лазерного сканирования.

Фиг. 7B показывает длину пути e2 в изолирующей покровной пленке 16 и длину пути e2' в стеклянной покровной пленке 14 лазерного луча, падающего на изолирующую покровную пленку 16 в концевой части P2 ширины L лазерного сканирования.

Фиг. 8 схематически показывает соотношение между направлением линейной поляризации и направлением сканирования лазерного луча.

Фиг. 9A показывает направление колебаний электрического поля P-поляризованного света в том случае, когда линейно-поляризованный свет LB падает на поверхность листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой под углом падения φ.

Фиг. 9B показывает направление колебаний электрического поля S-поляризованного света в том случае, когда линейно-поляризованный свет LB падает на поверхность листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой под углом падения φ.

Фиг. 10 представляет собой график, показывающий поглощение P-поляризованного света и S-поляризованного света лазерного луча у верхней поверхности основного стального материала 12.

Фиг. 11 показывает один пример модификации устройства 106 лазерного облучения.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020]

Один вариант осуществления настоящего изобретения будет подробно описан ниже со ссылками на сопроводительные чертежи. В настоящем описании и чертежах те элементы, которые имеют по существу те же самые функциональные конфигурации, обозначаются одинаковыми ссылочными позициями, и соответствующие их описания не повторяются.

[0021]

<Краткое описание листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой>

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой представляет собой лист электротехнической стали, в котором ось легкого намагничивания зерен стального листа (направление <100> объемноцентрированного кубического кристалла) по существу совпадает с направлением прокатки в производственном процессе. В описанном выше лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой образуется ряд магнитных доменов, направление намагничивания которых совпадает с направлением прокатки, и эти магнитные домены разделяются доменными стенками. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой легко намагничивается в направлении прокатки и таким образом является подходящим в качестве материала сердечника трансформатора, в котором направления силовых линий магнитного поля являются по существу постоянными.

Сердечники для трансформатора грубо классифицируются на ленточные сердечники и шихтованные сердечники. В процессе производства ленточного сердечника стальной лист собирается в форму сердечника путем придания ему наматывающей деформации с последующим выполнением отжига для того, чтобы удалить напряжения, созданные благодаря механической деформации. Однако в процессе отжига, как было описано выше, напряжения, созданные благодаря лазерному облучению, также удаляются, и таким образом эффект измельчения магнитных доменов теряется. С другой стороны, в процессе производства шихтованного сердечника описанный выше процесс отжига для удаления напряжений является ненужным. Следовательно, лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления является особенно подходящим в качестве материала для шихтованных сердечников.

[0022]

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с этим вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 1, лист 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой включает в себя тело 12 листа стали (основой стальной материал), стеклянные покровные пленки 14, сформированные на обеих поверхностях тела 12 листа стали, а также изолирующей покровной пленки 16, сформированные на стеклянных покровных пленках 14.

[0023]

Тело 12 листа формируется из железного сплава, содержащего Si. Состав тела 12 листа стали включает в себя, в качестве примера, Si: 2,5 мас.% или больше и 4,0 мас.% или меньше, C: 0,02 мас.% или больше и 0,10 мас.% или меньше, Mn: 0,05 мас.% или больше и 0,20 мас.% или меньше, растворимый в кислоте Al: 0,020 мас.% или больше и 0,040 мас.% или меньше, N: 0,002 мас.% или больше и 0,012 мас.% или меньше, S: 0,001 мас.% или больше и 0,010 мас.% или меньше, P: 0,01 мас.% или больше и 0,04 мас.% или меньше, а также Fe и неизбежные примеси в качестве остатка. Например, толщина тела 12 листа стали составляет 0,1 мм или больше и 0,4 мм или меньше.

[0024]

Например, стеклянная покровная пленка 14 формируется из сложных оксидов, таких как форстерит (Mg2SiO4), шпинель (MgAl2O4) и кордиерит (Mg2Al4Si5O16). Например, толщина стеклянной покровной пленки 14 составляет 1 мкм.

[0025]

Например, изолирующая покровная пленка 16 формируется из жидкости покрытия, содержащей прежде всего коллоидный кремнезем и фосфат (фосфат магния, фосфат алюминия и т.п.), или жидкости покрытия, в которой золь глинозема и борная кислота смешаны вместе. Например, толщина изолирующей покровной пленки 16 составляет 2 мкм или больше и 3 мкм или меньше.

[0026]

В листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющем вышеописанную конфигурацию, лазерный луч испускается в направлении верхней стороны изолирующей покровной пленки 16 таким образом, что остаточные деформации придаются линейным областям, по существу перпендикулярным направлению прокатки. Линейные области, которым придаются остаточные деформации, формируются с предопределенными интервалами в направлении прокатки. В областях, которые существуют между двумя линейными областями и являются намагниченными в направлении прокатки, ширины магнитных доменов в направлении, по существу перпендикулярном направлению прокатки, уменьшаются.

[0027]

<Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой>

Способ производства листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с этим вариантом осуществления будет описан со ссылкой на Фиг. 2. Фиг. 2 представляет собой блок-схему, показывающую один пример процесса производства листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с этим вариантом осуществления.

[0028]

Как показано на Фиг. 2, процесс производства листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой включает в себя процесс S2 литья, процесс S4 горячей прокатки, процесс S6 отжига, процесс S8 холодной прокатки, процесс S10 обезуглероживающего отжига, процесс S12 нанесения разделительного средства отжига, процесс S14 окончательного финишного отжига, процесс S16 формирования изолирующей покровной пленки и процесс S18 лазерного облучения.

[0029]

В процессе S2 литья расплавленная сталь с предопределенным составом подается к машине непрерывного литья для непрерывного формирования слитка. В процессе S4 горячей прокатки горячая прокатка выполняется путем нагревания слитка до предопределенной температуры (например, от 1150°C до 1400°C). Соответственно, формируется горячекатаный материал, имеющий предопределенную толщину (например, от 1,8 до 3,5 мм).

[0030]

В процессе S6 отжига термическая обработка горячекатаного материала выполняется, например, при условиях температуры нагрева от 750°C до 1200°C и времени нагрева от 30 с до 10 мин. В процессе S8 холодной прокатки поверхность горячекатаного материала травится, и после этого выполняется его холодная прокатка. Соответственно, формируется холоднокатаный материал, имеющий предопределенную толщину (например, от 0,1 до 0,4 мм).

[0031]

В процессе S10 обезуглероживающего отжига термическая обработка холоднокатаного материала выполняется, например, при условиях температуры нагрева от 700°C до 900°C и времени нагрева от 1 до 3 мин, формируя тем самым тело 12 стального листа. Оксидная пленка, содержащая главным образом кремнезем (SiO2), формируется на поверхности тела 12 листа стали. В процессе S12 нанесения разделительного средства отжига разделительное средство отжига, содержащее главным образом оксид магния (MgO), формируется на оксидном слое тела 12 листа стали.

[0032]

В процессе S14 окончательного финишного отжига тело 12 листа стали, на которое нанесено разделительное средство отжига, помещается в печь периодического действия в виде намотанного рулона и подвергается термической обработке. Условиями такой термической обработки являются, например, температура нагрева от 1100°C до 1300°C и время нагрева от 20 до 24 час. В это время так называемые зерна Госса, у которых ось легкого намагничивания совпадает с направлением транспортировки (направлением прокатки) тела 12 листа стали, предпочтительно растут. В результате может быть получен лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, который имеет высокую степень кристаллической ориентации (ориентации) после финишного отжига. В дополнение к этому, в процессе S14 окончательного финишного отжига оксидный слой и разделительное средство отжига реагируют друг с другом таким образом, что стеклянная покровная пленка 14, сформированная из форстерита (Mg2SiO4), образуется на поверхности тела 12 листа стали.

[0033]

В процессе S16 формирования изолирующей покровной пленки тело 12 листа стали, которое намотано в рулон, разматывается и растягивается в форму плоского листа для транспортировки. В дополнение к этому, изолирующее средство наносится на стеклянные покровные пленки 14, сформированные на обеих поверхностях тела 12 листа стали, и полученный лист запекается, формируя тем самым изолирующие покровные пленки 16. Тело 12 листа стали, на котором сформированы изолирующие покровные пленки 16, сматывается в рулон.

[0034]

В процессе S18 лазерного облучения тело 12 листа стали, которое намотано в рулон, разматывается и растягивается в форму плоского листа для транспортировки. В дополнение к этому, лазерный луч фокусируется и облучает одну поверхность тела 12 листа стали устройством лазерного облучения, которое будет описано позже, и лазерный луч развертывается по существу вдоль направления ширины листа электротехнической стали, транспортируемого в направлении прокатки (направлении транспортировки). Соответственно, линейные напряжения, которые по существу перпендикулярны направлению прокатки, формируются на поверхности тела 12 листа стали с предопределенными интервалами в направлении прокатки. В дополнение к этому, фокусировка и сканирование лазерного луча также могут быть выполнены на обеих поверхностях, включая переднюю поверхность и заднюю поверхность тела 12 листа стали. В дополнение к этому, выше описано, что тело 12 листа стали, на котором формируются изолирующей покровной пленки 16, сматывается в рулон, а затем подвергается процессу S18 лазерного облучения. Однако лазерное облучение может быть выполнено немедленно после формирования изолирующих покровных пленок и уже после этого тело 12 листа стали может быть смотано в рулон.

[0035]

В описанном выше производственном процессе производится лист 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором стеклянные покровные пленки 14 и изолирующей покровной пленки 16 формируются на поверхности тела 12 листа стали и управление магнитными доменами осуществляется с помощью лазерного облучения.

[0036]

<Конфигурация устройства лазерной обработки>

Один пример конфигурации устройства 100 лазерной обработки, которое облучает лист 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой лазерным лучом для создания остаточных деформаций, будет описан со ссылками на Фиг. 3 и Фиг. 4. Фиг. 3 схематически показывает пример конфигурации устройства 100 лазерной обработки в соответствии с данным вариантом осуществления. Фиг. 4 схематически показывает один пример конфигурации одиночного устройства 106 лазерного облучения.

[0037]

Устройство 100 лазерной обработки испускает лазерный луч в направлении верхней стороны изолирующей покровной пленки 16 листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, транспортируемого в направлении прокатки с предопределенной скоростью, для того, чтобы создать линейные деформации, проходящие по существу перпендикулярно направлению прокатки. Как показано на Фиг. 3, устройство 100 лазерной обработки включает в себя ряд лазерных осцилляторов 102, ряд путей 104 распространения лазерного луча, а также ряд устройств 106 лазерного облучения. На Фиг. 3 показаны три лазерных осциллятора 102, три пути 104 распространения лазерного луча и три устройства 106 лазерного облучения показывают, и все они имеют одинаковые конфигурации.

[0038]

Например, лазерный осциллятор 102 испускает лазерный луч с выходной мощностью 100 Вт или больше. В дополнение к этому, как будет описано позже, в качестве лазерного осциллятора 102 предпочтительным является осциллятор, который испускает лазерный луч с длиной волны более 7 мкм. В качестве лазерного осциллятора 102, например, используется CO2 лазер с длиной волны лазерного луча 10,6 мкм. Кроме того, в этом варианте осуществления лазерный осциллятор 102 испускает линейно-поляризованный лазерный луч, имеющий предопределенное направление поляризации. Причина, по которой используется линейно-поляризованный лазерный луч, будет описана позже. Лазерный осциллятор 102 может быть либо непрерывным лазером, либо импульсным лазером.

Лазерный свет, имеющий компонент электрического поля (линейно-поляризованный компонент), который колеблется только в одном направлении, является идеальным для линейно-поляризованного лазера в настоящем изобретении. Строго говоря, компонент электрического поля, который является перпендикулярным линейно-поляризованному компоненту (ортогональный компонент) существует в очень небольшой степени. Отношение между мощностью линейно-поляризованного компонента и мощностью ортогонального компонента зависит от эффективности описанного выше поляризационного расщепителя 124 пучка, а также от эффективности лазерного осциллятора 102. Когда принимается, что мощность линейно-поляризованного компонента равна PW1 и мощность ортогонального компонента равна PW2, и (PW1/(PW1+PW2)) определяется как степень поляризации, линейно-поляризованный свет в настоящем изобретении имеет степень поляризации 0,9 или выше и ниже чем 1,0. Таким образом, в том случае, когда использовался линейно-поляризованный лазер, имеющий степень поляризации 0,9 или выше и ниже чем 1,0 (90% или выше и ниже чем 100%), были получены результаты Примеров, которые будут описаны позже. В дополнение к этому, путем расщепления линейно-поляризованного света с использованием ортогональной призмы и т.п. могут быть проанализированы соотношения линейно-поляризованных компонентов.

[0039]

Устройство 106 лазерного облучения позволяет лазерному лучу распространяться от лазерного осциллятора 102 по пути 104 распространения лазерного луча для того, чтобы сфокусироваться на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой таким образом, чтобы лазерный луч развертывался на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой вдоль направления, по существу перпендикулярного направлению прокатки. Ширина, сканируемая лазерным лучом с помощью одиночного устройства 106 лазерного облучения, может быть меньше, чем ширина листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Однако, как показано на Фиг. 3, путем расположения нескольких устройств 106 лазерного облучения в направлении ширины вся ширина листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой может быть просканирована лазерным лучом.

[0040]

Как показано на Фиг. 4, устройство 106 лазерного облучения включает в себя λ/2 пластинку 125, металлическое зеркало 126, многоугольное зеркало 128 и параболическое зеркало 130.

[0041]

λ/2 пластинка 125 вставляется для того, чтобы отрегулировать направление линейной поляризации путем изменения его угла поворота. В том случае, когда направление линейной поляризации на листе стали следует предопределенному направлению, которое будет описано позже, λ/2 пластинка 125 может быть опущена. В качестве элемента для изменения направления линейной поляризации вместо λ/2 пластинки 125 может использоваться фарадеевский вращатель и т.п.

[0042]

В вышеприведенном описании лазерный луч, испускаемый лазерным осциллятором 102, является линейно-поляризованным светом. Однако лазерный луч, испускаемый лазерным осциллятором 102, не обязательно должен быть линейно-поляризованным светом. В том случае, когда лазерный луч, испускаемый лазерным осциллятором 102, является неполяризованным светом, поляризационный расщепитель пучка может быть установлен перед λ/2 пластинкой 125 для того, чтобы преобразовывать неполяризованный свет в линейно-поляризованный свет. Когда поляризационный расщепитель пучка располагается так, чтобы он мог вращаться вокруг центральной оси лазерного луча, направление линейной поляризации на поверхности стального листа может быть отрегулировано к предопределенному направлению даже тогда, когда λ/2 пластинка 125 не устанавливается. Как было описано выше, линейно-поляризованный лазерный луч может распространяться к металлическому зеркалу 126. Причина, по которой лазерный луч представляет собой линейно-поляризованный свет, будет описана позже.

[0043]

Металлическое зеркало 126 является зеркалом, которое сжимает и регулирует диаметр падающего лазерного луча в направлении ширины (см. Фиг. 5) листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. В качестве металлического зеркала 126 могут использоваться, например, цилиндрическое зеркало или параболическое зеркало, имеющее кривизну в одноосном направлении. Лазерный луч, отраженный металлическим зеркалом 126, падает на многоугольное зеркало 128, которое вращается с предопределенной угловой скоростью.

[0044]

Многоугольное зеркало 128 является вращающимся многогранником и развертывает лазерный луч на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой вдоль направления его ширины по мере того, как многоугольное зеркало 128 вращается. В то время как лазерный луч падает на одну сторону многогранника многоугольного зеркала 128, одна линейная область на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой вдоль направления ширины сканируется лазерным лучом по мере того, как эта сторона поворачивается, так что остаточная деформация формируется в этой линейной области. Поскольку многоугольное зеркало вращается, сканирование лазерного луча выполняется многократно, и лист 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой одновременно транспортируется в направлении прокатки. В результате область, имеющая линейную остаточную деформацию, периодически формируется на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в направлении прокатки. Интервал между линейными областями вдоль направления прокатки регулируется скоростью транспортировки листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, а также угловой скоростью многоугольного зеркала 128.

[0045]

Параболическое зеркало 130 является зеркалом, которое сжимает и регулирует диаметр лазерного луча, отражаемого многоугольным зеркалом 128, в направлении прокатки. Лазерный луч, отраженный параболическим зеркалом 130, фокусируется на поверхности листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

[0046]

Фиг. 5 показывает форму лазерного луча, сфокусированного на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. В этом варианте осуществления форма сфокусированного лазерного луча представляет собой эллипс, как показано на Фиг. 5. Направление большой оси этого эллипса является параллельным направлению сканирования лазерного луча, а направление малой оси эллипса является перпендикулярным направлению сканирования. Другими словами, направление малой оси эллипса является параллельным направлению прокатки. За счет установки эллиптической формы сфокусированного лазерного луча время облучения лазерным лучом одной точки на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой увеличивается. В результате температура листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой может быть увеличена в направлении его глубины, что является эффективным для уменьшения потерь в сердечнике. Поскольку диаметр луча в направлении ширины сжимается металлическим зеркалом 126, а диаметр луча в направлении прокатки сжимается параболическим зеркалом 130, форма сфокусированного лазерного луча становится эллиптической. В дополнение к этому, когда форма сфокусированного лазерного луча является эллиптической, площадь сфокусированного лазерного луча увеличивается по сравнению с тем случаем, когда форма сфокусированного лазерного луча представляет собой идеальный круг, что приводит к снижению удельной мощности. В результате предотвращается резкий температурный градиент вдоль направления толщины в непосредственной близости от поверхности листа 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, что является эффективным для подавления образования дефектов в стеклянной покровной пленке 14.

[0047]

В вышеприведенном описании проиллюстрирован случай, в котором форма лазерного луча, сфокусированного на листе 10 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, является эллиптической, но настоящее изобретение не