Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, обладающий низкими потерями в сердечнике и низкой магнитострикцией

Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, обладающий низкими потерями в сердечнике и низкой магнитострикцией

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к листу из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, используемому в сердечнике трансформатора и подобном, и более конкретно к листу из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который способствует снижению шума, а также снижению потерь в сердечнике, и обладает низкими потерями в сердечнике и низкой магнитострикцией.

Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2014-97685, поданной 9 мая 2014 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали обычно используется в стационарном индукционном устройстве, представленном трансформатором. Характеристики, которые должен иметь лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, включают в себя низкие потери в сердечнике, легкость возбуждения, низкую магнитострикцию и подобное.

В трансформатор происходит непрерывное возбуждение в течение длительного периода времени от его установки до вывода из эксплуатации, и таким образом непрерывно создает потери энергии. Благодаря этим характеристикам, низкие потери в сердечнике являются особенно востребованными.

[0003]

Для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, потери в сердечнике улучшались металлургическими способами, такими как увеличение степени интеграции вдоль ориентации (110) [001], называемой ориентацией Госса, сокращение количества примесей в стальном листе, сокращение размера зерен, а также нанесение покрытия, которое обуславливает механическое поверхностное натяжение в стальном листе. Однако эти способы имеют ограничения, и необходимы другие способы для снижения потерь в сердечнике.

[0004]

Для решения такой проблемы был разработан способ измельчения самих магнитных доменов. В настоящее время широко используется методика облучения поверхности стального листа лазером для того, чтобы ввести деформацию в стальной лист и уменьшить ширину магнитных доменов, уменьшая тем самым потери в сердечнике.

[0005]

Как было описано выше, потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали были значительно улучшены. С другой стороны, снижение шума и вибрации дополнительно требуется в устройствах для электромагнитного применения, таких как трансформатор. Следовательно, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, используемый в сердечнике трансформатора, также требует низкой магнитострикции, а также низких потерь в сердечнике.

[0006]

Лазерное облучение для уменьшения потерь в сердечнике вызывает введение остаточной деформации и является эффективным для уменьшения ширины магнитных доменов. Однако известно, что лазерное облучение становится источником магнитострикции.

Следовательно, методики, в которых, когда управление магнитными доменами выполняется путем облучения лазером листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, на котором сформировано покрытие, магнитострикция уменьшается за счет регулирования условий лазерного облучения и натяжения пленки, обеспечивая тем самым одновременно низкие потери в сердечнике и низкую магнитострикцию, раскрываются в Патентных документах 1-4.

[0007]

Патентный документ 1 раскрывает, что в качестве факторов для определения магнитострикции очень важными являются натяжение первичной пленки, натяжение изолирующего покрытия с натяжением, а также введение микродеформации посредством лазерного облучения, и за счет управления этими факторами может быть обеспечен лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который имеет магнитострикционные характеристики для низкого шума, а также низкие потери в сердечнике.

Патентный документ 1 раскрывает, что импульсное лазерное облучение выполнялось для того, чтобы полное натяжение первичной пленки и вторичного покрытия, нанесенного затем на стальной лист, составляло от 1 МПа до 8 МПа, а погонная энергия на единицу площади стального листа составляла от 1 мДж/мм² до 2 мДж/мм², в ином случае импульсное лазерное облучение выполнялось для того, чтобы это натяжение составляло 14 МПа или выше, а погонная энергия составляла от 1,5 мДж/мм² до 3 мДж/мм².

[0008]

Патентный документ 2 раскрывает лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющий пленку из форстерита и покрытие с натяжением, в котором для того, чтобы предотвратить ухудшение магнитострикционных характеристик из-за повреждения покрытий в том случае, когда измельчение магнитных доменов выполняется посредством лазерного облучения, полное натяжение А, прикладываемое к стальному листу в направлении прокатки пленкой из форстерита и покрытием с натяжением, составляет 10,0 МПа или выше, полное натяжение B в направлении перпендикулярном к направлению прокатки, составляет 5,0 МПа или выше, и отношение A/B между полным натяжением A и B находится в диапазоне от 1,0 до 5,0.

[0009]

Патентный документ 3 раскрывает методику, в которой, когда управление магнитными доменами выполняется путем облучения листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали лазером, толщина отвержденного слоя облученной лазером части устанавливается равной максимум 4 мкм для того, чтобы ввести деформацию только в узком диапазоне в направлении прокатки, уменьшая тем самым потери в сердечнике и одновременно подавляя магнитострикционную деформацию.

[0010]

Патентный документ 4 раскрывает методику, в которой перед тем, как будет выполнено лазерное облучение листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, определяются количество первичной пленки и количество изолирующего покрытия с натяжением, и лазерное облучение выполняется при соответствующих условиях облучения в зависимости от определенного количества, уменьшая тем самым потери в сердечнике и одновременно уменьшая магнитострикцию и шум в трансформаторе.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0011]

[Патентный документ 1] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2002-356750

[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2012-031498

[Патентный документ 3] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2007-002334

[Патентный документ 4] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2012-031519

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0012]

Как было описано выше, были раскрыты методики, в которых, когда управление магнитными доменами выполняется путем облучения лазером листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, на котором сформировано покрытие, натяжение пленки и условия облучения лазером регулируются, и таким образом низкие потери в сердечнике и низкая магнитострикция могут быть получены одновременно. Однако, с точки зрения дополнительного улучшения магнитострикционных характеристик в том состоянии, в котором эффект значительного снижения потерь в сердечнике поддерживается за счет лазерного облучения, дополнительное усовершенствование является предпочтительным.

Настоящее изобретение было создано с учетом вышеизложенных обстоятельств, и его задачей является предложить лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который одновременно обеспечивал бы низкие потери в сердечнике и низкую магнитострикцию.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

[0013]

Потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали уменьшаются за счет минимизации суммы потерь на токи Фуко и потерь на гистерезис. В дополнение к этому, потери на токи Фуко и гистерезисные потери сложным образом изменяются в зависимости от изменения различных параметров материала. В дополнение к этому, магнитострикционная деформация листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали также сложным образом изменяется в зависимости от изменения различных параметров материала.

Например, механическое напряжение прикладывается к основному стальному листу покрытиями (изолирующим покрытием с натяжением и первичной пленкой (стеклянным покрытием)), нанесенными на лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и механическое напряжение прикладывается к основному стальному листу также с помощью лазерного облучения для управления магнитными доменами.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что диапазон напряжений, прикладываемых благодаря натяжению пленки и лазеру, в котором потери в сердечнике и магнитострикция минимизировались с хорошим балансом, присутствовал в зависимости от степени эффекта такого распределения напряжений.

В дополнение к этому, авторы настоящего изобретения оценили напряжение в соответствии с вариацией величины деформации листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и обнаружили диапазон, в котором оптимизировалась магнитострикция.

[0014]

Суть настоящего изобретения заключается в следующем.

(1) В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали включает в себя: основной стальной лист; первичную пленку, сформированную на поверхности основного стального листа; и изолирующее покрытие с натяжением, сформированное на поверхности первичной пленки, в котором управление магнитными доменами выполняется путем облучения изолирующего покрытия с натяжением сверху лазером. Когда образец в виде полосы, имеющий длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, извлекается из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, диапазон от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до положения на глубине 5 мкм в направлении к стороне основного стального листа от границы между основным стальным листом и первичной пленкой удаляется путем травления по меньшей мере одной поверхности образца, и после этого измеряется величина деформации образца, величина деформации удовлетворяет следующим выражениям A и B:

15000 мкм ≤ S_A - S_C ≤ 35000 мкм …(Выражение A)

900 мкм ≤ S_B+S_C ≤ 14000 мкм …(Выражение B)

где S_A, S_B и S_C описаны ниже.

S_A: величина деформации (выгибания) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в мкм, когда травится только одна поверхность, подвергнутая лазерному облучению,

S_B: величина деформации (выгибания) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в мкм, когда травится только одна поверхность на стороне, противоположной той стороне, которая подвергалась лазерному облучению, и

S_C: величина деформации (выгибания) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в мкм в том случае, когда травятся обе поверхности,

где деформация в том же самом направлении, что и у травленой поверхности во время измерения S_A и S_B, выражается как положительное значение, и деформация в S_C в том же самом направлении, что и у S_A, выражается как положительное значение.

[0015]

(2) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в пункте (1), значение d_t/d_p, получаемое путем деления средней толщины d_t изолирующего покрытия с натяжением в мкм на среднюю толщину d_p первичной пленки в мкм, может составлять от 0,1 до 3,0.

[0016]

(3) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в пункте (1), значение d_t/d_p, получаемое путем деления средней толщины d_t изолирующего покрытия с натяжением в мкм на среднюю толщину d_p первичной пленки в мкм, может составлять от 0,1 до 1,5.

[0017]

(4) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в пункте (1), значение d_t/d_p, получаемое путем деления средней толщины d_t изолирующего покрытия с натяжением в мкм на среднюю толщину d_p первичной пленки в мкм, может составлять от 0,1 до 1,0.

[0018]

(5) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в любом из пунктов (1) - (4), средняя толщина изолирующего покрытия с натяжением может составлять от 0,5 мкм до 4,5 мкм.

[0019]

(6) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в любом из пунктов (1) - (5), полное натяжение, прикладываемое к основному стальному листу со стороны первичной пленки и изолирующего покрытия с натяжением, может составлять от 1 МПа до 10 МПа.

ЭФФЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020]

В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен имеющий ориентированную зеренную структуру лист электротехнической стали, обладающий как превосходными потерями в сердечнике, так и превосходной магнитострикцией.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021]

Фиг. 1 представляет собой диаграмму, показывающую соотношение между величиной деформации, потерями в сердечнике и магнитострикцией листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в том случае, когда поверхность листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали удалена.

Фиг. 2 представляет собой вид, показывающий один способ измерения величины смещения (величины деформации) конца образца.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022]

Далее будет подробно описан один предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.

В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющем первичную пленку (стеклянное покрытие) и изолирующее покрытие с натяжением, сформированное на обеих его поверхностях, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, в котором одна поверхность подвергается обработке для измельчения магнитных доменов посредством лазерного облучения, получает напряжение благодаря натяжению пленки и механическому напряжению из-за лазерного облучения.

Известно, что магнитострикция в значительной степени зависит от напряжения, приложенного к листу магнитной стали. В соответствии с величинами описанных выше двух типов напряжения степень влияния на магнитострикцию изменяется.

Авторы настоящего изобретения детально исследовали степень влияния на магнитострикцию натяжения пленки, вызванного первичной пленкой и изолирующим покрытием с натяжением, а также степень влияния на магнитострикцию напряжения, вызванного лазерным облучением.

В результате авторы настоящего изобретения оценили напряжение, вызванное натяжением пленки, и напряжение, вызванное лазерным облучением, в терминах величины деформации листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и установили, что за счет регулирования изменения величины деформации, основанной на напряжении, вызванном натяжением пленки, напряжения, вызванном натяжением пленки, и изменения величины деформации, основанной на напряжении, вызванном лазерным облучением, можно создать диапазон, в котором присутствует оптимизированная магнитострикция.

[0023]

Сначала будет описан эксперимент, в котором было получено такое знание.

Лист холоднокатаной стали, который содержал 3,2 мас.% Si и был прокатан до толщины листа 0,23 мм, был подвергнут обезуглероживающему отжигу и отжигу для первичной рекристаллизации путем изменения температуры точки росы. После этого был выполнен окончательный отжиг полученного листа в таком состоянии, в котором сепаратор отжига, содержащий главным образом MgO, был нанесен на поверхность стального листа, и были получены имеющие ориентированную зеренную структуру листовые материалы электротехнической стали, имеющие первичные пленки (стеклянные покрытия) с различными толщинами.

Затем несколько образцов были вырезаны из полученных имеющих ориентированную зеренную структуру листовых материалов электротехнической стали, и на них была нанесена жидкость для покрытия, содержащая коллоидный диоксид кремния и фосфат алюминия. Плотность покрытия варьировалась в зависимости от образцов. Образцы, на которые была нанесена жидкость для покрытия, были подвергнуты термической обработке при температуре 800°C, формируя тем самым изолирующего покрытия с натяжением (вторичные покрытия) с различными толщинами. После этого одна поверхность каждого из образцов была подвергнута обработке для уменьшения магнитных доменов путем облучения непрерывным лучом лазера с различными энергиями облучения (величинами погонной энергии).

Соответственно, было получено несколько имеющих ориентированную зеренную структуру листов электротехнической стали с различными условиями формирования покрытия и различными условиями лазерного облучения.

[0024]

Из полученного листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали были вырезаны образцы, имеющие длину 500 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 100 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, и для них были измерены потери в сердечнике W_17/50 и магнитострикция λ_0-p.

Здесь потери в сердечнике W_17/50 представляют собой потери в сердечнике при магнитной индукции возбуждения 1,7 Tл и частоте 50 Гц, и измерялись с использованием однолистового тестера (SST).

В дополнение к этому, магнитострикция λ_0-p вычислялась с помощью следующего выражения (1) с использованием длины L материала при максимальной магнитной индукции возбуждения и длины L₀ материала при нулевой магнитной индукции, например, во время возбуждения с частотой 50 Гц.

λ_0-p=(L-L₀)/L₀…(1)

[0025]

Затем из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали были извлечены образцы в виде полос, имеющих длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, и одна поверхность образца или обе поверхности образца травились в следующих режимах а - c. Путем травления образцов был удален диапазон от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до положения на глубине 5 мкм в направлении к стороне основного стального листа от границы между основным стальным листом и первичной пленкой. После этого была измерена величина деформации конца каждого из образцов.

a. травление только одной поверхности образца, подвергнутой лазерному облучению

b. травление только одной поверхности образца с той стороны, которая противоположна стороне, подвергнутой лазерному облучению

с. травление обеих поверхностей образца

Как показано на Фиг. 2, величина деформации после травления была получена путем вертикального помещения образца в такое состояние, в котором 30 мм одного конца образца в продольном направлении было зажато зажимом, и измерением величины смещения (величины деформации) одного конца с противоположной стороны. Что касается самого измерения, во время измерения в режимах a и b деформация в том же самом направлении, что и у травленой поверхности, выражалась как положительное значение, а во время измерения в режиме c деформация в том же самом направлении, что и в режиме а, выражалась как положительное значение.

[0026]

Результаты измерения суммировались с точки зрения влияния натяжения, прикладываемого покрытиями (натяжение пленки) и влияния напряжения, прикладываемого натяжением пленки и лазерным облучением (механическое напряжение, прикладываемое натяжением пленки и лазером), относительно основного стального листа, на котором не были сформированы покрытия, и эффект деформации, вызванной лазерным облучением, устранялся. Таким образом, когда принимается, что

величина деформации (мкм) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, когда травится только одна поверхность на стороне, подвергнутой лазерному облучению, равна S_A,

величина деформации (мкм) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, когда травится только одна поверхность на стороне, противоположной той стороне, которая подвергалась лазерному облучению, равна S_B, и

величина деформации (мкм) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, когда травятся обе поверхности, равна S_C,

используя выражения

ΔS_C=S_A - S_C, и

ΔS_L=S_B+S_C

было исследовано соотношение между потерями в сердечнике и магнитострикцией в зависимости от значений ΔS_C и ΔS_L каждого из образцов.

[0027]

Результаты показаны на Фиг. 1. На Фиг. 1 в каждом из образцов, использованных для измерения, тот случай, когда потери в сердечнике W_17/50 составляли 0,75 Вт/кг или меньше, и магнитострикция λ_0-p в случае отсутствия нагрузки составляла 0,25 × 10^-6 или меньше, представлен как G (хорошо), поскольку удовлетворяются требования как низких потерь в сердечнике, так и как низкой магнитострикции, тот случай, когда потери в сердечнике W_17/50 составляли более 0,75 Вт/кг или магнитострикция λ_0-p составляла более 0,25 × 10^-6, представлен как F (удовлетворительно), поскольку удовлетворяется только одно требование из низких потерь в сердечнике и низкой магнитострикции, и тот случай, когда потери в сердечнике W_17/50 составляли более 0,75 Вт/кг и магнитострикция λ_0-p составляла более 0,25 × 10^-6, представлен как NG (плохо), поскольку не удовлетворяется ни требование низких потерь в сердечнике, ни требование низкой магнитострикции.

Из Фиг. 1 видно, что когда оба значения ΔS_C и ΔS_L находились в диапазонах

ΔS_C: от 15000 мкм до 35000 мкм, и

ΔS_L: от 900 мкм до 14000 мкм,

были одновременно получены как низкие потери в сердечнике, так и низкая магнитострикция.

[0028]

Этот вариант осуществления является результатом описанных выше исследований, и далее будут описаны требования для этого варианта осуществления и предпочтительные требования.

Объектом этого варианта осуществления является лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который имеет первичную пленку (например, пленку из форстерита), сформированную на обеих поверхностях основного стального листа во время окончательного отжига в процессе производства, а также изолирующее покрытие с натяжением, нанесенное на полученный лист и подвергнутое термической обработке, причем лист подвергается управлению магнитными доменами путем облучения одной поверхности лазером.

Как раскрыто в первой публикации японской нерассмотренной патентной заявки № S54-43115, даже в том случае, когда изолирующее покрытие с натяжением формируется на листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющем зеркальную поверхность, это не противоречит духу данного варианта осуществления.

[0029]

Основной стальной лист может быть произведен путем выполнения горячей прокатки и холодной прокатки материала из кремнистой стали, содержащей от 1,0 мас.% до 4,0 мас.% кремния, для того, чтобы сформировать стальной лист, имеющий заранее определенную толщину листа, и после этого выполнения обезуглероживающего отжига, нанесения сепаратора отжига и выполнения окончательного отжига полученного листа. Более подробно способ производства будет описан позже.

[0030]

В этом варианте осуществления, что касается листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, образцы были извлечены из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, полученной путем регулирования условий формирования покрытия для первичной пленки, изолирующего покрытия с натяжением, и условий лазерного облучения, и травления одной поверхности образца или обеих поверхностей образца в режимах а - c. Когда величина деформации после травления была измерена, было подтверждено, что путем управления значением ΔS_C, определяемым как S_A - S_C, так, чтобы оно находилось в диапазоне от 15000 мкм до 35000 мкм, и управления значением ΔS_L, определяемым как S_B+S_C, так, чтобы оно находилось в диапазоне от 900 мкм до 14000 мкм, одновременно могут быть уменьшены как потери в сердечнике, так и магнитострикция.

[0031]

Как показано в описанном выше примере, проиллюстрированном на Фиг. 1, эти условия обеспечиваются как условия, которые позволяют листу из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали иметь одновременно низкие потери в сердечнике и низкую магнитострикцию, в результате производства ряда листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали с различной величиной деформации за счет изменения условий формирования покрытия и условий лазерного облучения, оценки величины деформации с использованием значений ΔS_C и ΔS_L, и исследования соотношения между потерями в сердечнике и магнитострикцией листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали.

[0032]

Здесь во время удаления поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали посредством травления для измерения величины деформации предпочтительно удалять всю часть с остаточной деформацией, вызванной лазерным облучением первичной пленки, изолирующего покрытия с натяжением и основного стального листа. Следовательно, поверхность листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали травится для того, чтобы удалить диапазон от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до положения на глубине 5 мкм в направлении к стороне основного стального листа от границы между основным стальным листом и первичной пленкой.

При травлении предпочтительно удалить диапазон от этой границы до положения на глубине 10 мкм в направлении к стороне основного стального листа, и более предпочтительно удалить диапазон от этой границы до положения на глубине 15 мкм в направлении к стороне основного стального листа.

Здесь, когда диапазон от границы до положения на глубине 50 мкм в направлении к стороне основного стального листа удаляется посредством травления, толщина листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали становится слишком тонкой для того, чтобы гарантировать достаточную точность измерения величины деформации. Следовательно, когда травление выполняется на поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, предпочтительно, чтобы самое глубокое положение (верхний предел) диапазона основного стального листа, удаляемого посредством травления, составляло менее 50 мкм от границы в направлении к стороне основного стального листа.

[0033]

В дополнение к этому, травление листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали может быть выполнено, например, с помощью следующего способа. Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали погружается в водный раствор гидроксида натрия, содержащий 10 мас.% NaOH и 90 мас.% H₂O, при высокой температуре в течение заранее определенного времени. Затем лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали погружается в водный раствор серной кислоты, содержащий 10 мас.% H₂SO₄ и 90 мас.% H₂O, при высокой температуре в течение заранее определенного времени. После этого лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали погружается в водный раствор азотной кислоты, содержащий 10 мас.% HNO₃ и 90 мас.% H₂O, при комнатной температуре в течение заранее определенного времени для очистки. Наконец, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали сушится потоком теплого воздуха в течение менее одной минуты. Путем регулирования температур растворов и времени погружения можно управлять количеством поверхности, удаляемым с листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали.

[0034]

В дополнение к этому, величина деформации листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали получается путем извлечения образца в виде полосы, из имеющей длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, выполнения травления, вертикального помещения образца в такое состояние, в котором 30 мм одного конца образца в продольном направлении зажато зажимом, как показано на Фиг. 2, и измерения величины смещения (величины деформации) одного конца с противоположной стороны.

[0035]

Когда часть остаточной деформации, вызванная лазерным облучением первичной пленки, изолирующего покрытия с натяжением и основного стального листа, удаляется (в режиме a) путем травления только одной поверхности на той стороне листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, которая была подвергнута лазерному облучению, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали искривляется благодаря натяжению пленки на той поверхности, которая не подвергалась травлению. Величина деформации в этом случае является пропорциональной натяжению пленки.

В дополнение к этому, когда удаляется только покрытие той поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, которая противоположна стороне, подвергнутой лазерному облучению (в режиме b), лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали искривляется благодаря напряжению, создаваемому натяжением пленки и лазерного облучения той поверхности, которая не подвергалась травлению. Величина деформации в этом случае является пропорциональной сумме натяжения пленки и напряжения, созданного лазером.

[0036]

Авторы настоящего изобретения подтвердили, что верхний предел (35000 мкм) значения ΔS_C соответствует случаю нанесения изолирующего покрытия с натяжением с плотностью покрытия 4,5 г/м², а нижний предел (15000 мкм) значения ΔS_C соответствует случаю нанесения изолирующего покрытия с натяжением с плотностью покрытия 1,0 г/м².

В дополнение к этому, авторы настоящего изобретения подтвердили, что верхний предел (14000 мкм) значения ΔS_L соответствует интенсивности энергии лазерного излучения 2,0 мДж/мм², при которой магнитострикция не становится чрезмерной, а нижний предел (900 мкм) значения ΔS_L соответствует интенсивности энергии лазерного излучения 0,8 мДж/мм², при которой может быть получен эффект улучшения потерь в сердечнике.

[0037]

Для того, чтобы значения ΔS_C и ΔS_L находились в вышеуказанном диапазоне, условия формирования покрытия, тип лазера и условия лазерного облучения должны быть отрегулированы. С другой стороны, в том случае, когда листы из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали укладываются в сердечник, сопротивление изоляции между листами из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали и их общий коэффициент заполнения объема должны удовлетворять предопределенным условиям. Следовательно, плотность покрытия определяется сопротивлением изоляции между листами из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали и их общим коэффициентом заполнения объема. Путем поддержания плотности покрытия в пределах предпочтительного диапазона, а затем регулирования условий формирования покрытия и условий лазерного облучения величины деформации ΔS_C и ΔS_L листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали регулируются так, чтобы они находились в пределах вышеописанного диапазона.

[0038]

В частности, подтверждено, что изолирующее покрытие с натяжением может быть нанесено на обе поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющего первичную пленку, с тем, чтобы плотность покрытия находилась в диапазоне от 1,0 г/м² до 4,5 г/м², полученный покрытый лист может быть подвергнут термической обработке, и одна поверхность может быть облучена лазером с плотностью энергии облучения от 0,8 мДж/мм² до 2,0 мДж/мм².

[0039]

В том случае, когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет менее 1,0 г/м², когда сердечник производится путем ламинирования листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, сопротивление изоляции между листами из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали является недостаточным. С другой стороны, в том случае, когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет более 4,5 г/м², когда сердечник производится путем ламинирования листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, коэффициент заполнения объема уменьшается. В любом из случаев, когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет менее 1,0 г/м², и когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет более 4,5 г/м², потери энергии в трансформаторе возрастают. Следовательно, плотность изолирующего покрытия с натяжением должна находиться в вышеописанном диапазоне.

В дополнение к этому, способ производства изолирующего покрытия с натяжением будет описан позже.

[0040]

Как было описано выше, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления обладает как превосходными потерями в сердечнике, так и превосходной магнитострикцией. Однако предпочтительно, чтобы лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали обладал также превосходным коэффициентом заполнения объема в дополнение к низким потерям в сердечнике и низкой магнитострикции.

[0041]

В большинстве случаев для того, чтобы уменьшить потерю на токи Фуко и улучшить потери в сердечнике, толщина основного стального листа в листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали уменьшается. Потери в сердечнике улучшаются путем уменьшения толщины основного стального листа. Однако в том случае, когда трансформатор производится из основного стального листа с малой толщиной, эффект значительного сокращения потерь энергии не обязательно достигается. Это зависит от коэффициента заполнения пространства. Сердечник трансформатора конфигурируется путем ламинирования листов имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали. В том случае, когда толщина основного стального листа уменьшается без изменения толщины пленки покрытий, отношение объема железа (стали) к объему всего сердечника (называемое коэффициентом заполнения пространства) уменьшается. Уменьшение коэффициента заполнения пространства оказывает влияние на эффект сокращения потерь энергии. Таким образом, для того, чтобы увеличить коэффициент заполнения пространства, предпочтительно, чтобы толщина пленки покрытий листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали была малой.

[0042]

Однако когда толщина пленки покрытий листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали является малой, натяжение, прикладываемое к основному стальному листу, становится недостаточным, и таким образом эффект улучшения потерь в сердечнике и магнитострикции не может быть получен в достаточной степени. Как было описано выше, улучшение потерь в сердечнике и магнитострикции и улучшение коэффициента заполнения прос