ЛЕНТОЧНЫЙ СЕРДЕЧНИК Российский патент 2024 года по МПК H01F27/245 H01F1/147 C21D8/12 C22C38/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к ленточному сердечнику. Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2020-179266, поданной 26 октября 2020 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Лист анизотропной (с ориентированной зеренной структурой) электротехнической стали представляет собой стальной лист, содержащий 7 мас.% или меньше Si, и имеет текстуру вторичной рекристаллизации, в которой зерна вторичной рекристаллизации концентрируются в ориентации {110}<001> (ориентация Госса). На магнитные свойства листа анизотропной электротехнической стали значительно влияет степень концентрации в ориентации {110}<001>. В последние годы листы анизотропной электротехнической стали, которые были введены в практическое использование, контролируются таким образом, чтобы угол между направлением кристалла <001> и направлением прокатки находился в диапазоне приблизительно 5°.

[0003]

Листы анизотропной электротехнической стали шихтуются (укладываются в пакет) и используются в сердечниках трансформаторов, и в качестве их основных магнитных свойств требуются высокая плотность магнитного потока и низкие магнитные потери. Как известно, кристаллическая ориентация имеет сильную корреляцию с этими свойствами, и, например, Патентные документы 1-3 раскрывают методики точного управления ориентацией.

[0004]

В дополнение к этому, влияние размера кристаллического зерна в листе анизотропной электротехнической стали хорошо известно, и Патентные документы 4-7 раскрывают методику для улучшения свойств путем управления размером кристаллического зерна.

[0005]

В дополнение к этому, в предшествующем уровне техники для производства ленточного сердечника как описано, например, в Патентном документе 8, широко известен способ намотки стального листа в цилиндрическую форму с последующим прессованием цилиндрического шихтованного тела без изменений, так что угловая часть имеет постоянную кривизну, придания ему по существу прямоугольной формы и последующего отжига для снятия напряжений и сохранения формы.

[0006]

С другой стороны, в качестве еще одного способа изготовления ленточного сердечника можно использовать такие способы, как описанные в Патентных документах 9-11, в которых те части стальных листов, которые становятся угловыми участками ленточного сердечника, заранее сгибаются так, чтобы сформировать относительно небольшую область изгиба с радиусом кривизны 3 мм или меньше, и гнутые стальные листы шихтуются для формирования ленточного сердечника. В соответствии с этим способом производства не требуется обычный крупномасштабный процесс прессования, стальной лист точно сгибается, чтобы сохранить форму сердечника, а технологическая нагрузка концентрируется только в изогнутой части (угле), так что можно исключить удаление напряжений в соответствии с вышеописанным процессом отжига, поэтому его промышленные преимущества являются большими, и его применения расширяются.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0007]

[Патентный документ 1]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2001-192785

[Патентный документ 2]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2005-240079

[Патентный документ 3]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2012-052229

[Патентный документ 3]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H6-89805

[Патентный документ 5]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H8-134660

[Патентный документ 6]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H10-183313

[Патентный документ 7]

WO 2019/131974

[Патентный документ 8]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2005-286169

[Патентный документ 9]

Японский патент № 6224468

[Патентный документ 10]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2018-148036

[Патентный документ 11]

Австралийская опубликованная патентная заявка № 2012337260

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0008]

Задачей настоящего изобретения является предложить ленточный сердечник, произведенный способом сгибания стальных листов заранее так, чтобы была сформирована относительно небольшая область изгиба, имеющая радиус кривизны 5 мм или меньше, и шихтовки изогнутых стальных листов для формирования ленточного сердечника, за счет чего минимизируется ухудшение эффективности благодаря комбинации формы металлического сердечника и используемого стального листа.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

[0009]

Авторы настоящего изобретения подробно изучили эффективность металлического сердечника трансформатора, произведенного способом сгибания стального листа заранее так, чтобы была сформирована относительно небольшая область изгиба, имеющая радиус кривизны 5 мм или меньше, и шихтовки изогнутых стальных листов для формирования ленточного сердечника. В результате они обнаружили, что даже если в качестве материала используются стальные листы по существу с одинаковым контролем ориентации кристаллов и по существу с одинаковой плотностью магнитного потока и магнитными потерями, измеренными для одиночного листа, существует разница в эффективности металлического сердечника.

[0010]

После исследования причины было найдено, что различие в эффективности, которое является проблемой, вызывается влиянием размера кристаллического зерна материала. В дополнение к этому, было найдено, что степень этого явления (то есть различия в эффективности сердечника) также изменяется в зависимости от размеров и форм сердечника. Кроме того, когда это явление было изучено подробно, в частности было сделано предположение о том, что причиной является различие в степени ухудшения магнитных потерь из-за изгиба.

В связи с этим были изучены различные условия производства стального листа и формы металлического сердечника, а также классифицировано их влияние на эффективность металлического сердечника. В результате было установлено, что если стальные листы, произведенные при конкретных производственных условиях, используются в качестве материалов металлического сердечника, имеющих конкретные размеры и формы, то эффективностью металлического сердечника можно управлять так, чтобы она стала оптимальной эффективностью в соответствии с магнитными свойствами материала стального листа.

[0011]

Суть настоящего изобретения, которое было создано для решения вышеописанной задачи, является следующей.

Ленточный сердечник в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

лист анизотропной электротехнической стали имеет химический состав, содержащий,

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0%, с остатком из Fe и примесей, и

имеет текстуру, ориентированную в ориентации Госса, и

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpx (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше.

Здесь Dpx представляет собой среднее значение Dp в соответствии со следующей Формулой (1),

Dc (мм) является средним размером кристаллического зерна в направлении, в котором проходит граничная линия (именуемом в дальнейшем «граничным направлением») на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть,

Dl (мм) является средним размером кристаллического зерна на границе в направлении, перпендикулярном к граничному направлению, и

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку.

В дополнение к этому, среднее значение Dp представляет собой среднее значение Dp на внутренней стороне и Dp на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dp на внутренней стороне и Dp на внешней стороне другой плоской части.

Dp=√(Dc×Dl/π) (1)

[0012]

Кроме того, ленточный сердечник в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения представляет собой ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

лист анизотропной электротехнической стали имеет химический состав, содержащий,

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0%, с остатком из Fe и примесей, и

имеет текстуру, ориентированную в ориентации Госса,

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpy (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше,

где Dpy - среднее значение Dl,

Dl (мм) является средним размером кристаллического зерна в направлении, перпендикулярном к граничному направлению, на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть, и

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку.

В дополнение к этому, среднее значение Dl представляет собой среднее значение Dl на внутренней стороне и Dl на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dl на внутренней стороне и Dl на внешней стороне другой плоской части.

[0013]

В дополнение к этому, другой вариант осуществления настоящего изобретения предлагает ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

лист анизотропной электротехнической стали имеет химический состав, содержащий,

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0%, с остатком из Fe и примесей, и

имеет текстуру, ориентированную в ориентации Госса,

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpz (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше.

Здесь Dpz представляет собой среднее значение Dc,

Dc (мм) является средним размером кристаллического зерна в граничном направлении на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть,

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку.

В дополнение к этому, среднее значение Dc представляет собой среднее значение Dc на внутренней стороне и Dc на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dc на внутренней стороне и Dp на внешней стороне другой плоской части.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014]

В соответствии с настоящим изобретением в ленточном сердечнике, сформированном путем шихтовки изогнутых листов анизотропной электротехнической стали, можно эффективно минимизировать ухудшение эффективности благодаря комбинации формы сердечника и используемого стального листа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015]

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, схематично показывающий ленточный сердечник в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку ленточного сердечника, показанного в варианте осуществления на Фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий ленточный сердечник согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий один пример однослойного листа анизотропной электротехнической стали, составляющего ленточный сердечник в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий другой пример однослойного листа анизотропной электротехнической стали, составляющего ленточный сердечник в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий один пример изогнутой части листа анизотропной электротехнической стали, составляющего ленточный сердечник в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 7 иллюстрирует способ измерения размера кристаллического зерна листа анизотропной электротехнической стали, составляющего ленточный сердечник в соответствии с настоящим изобретением, Фиг. 7(a) является схематическим видом в перспективе основных частей, а Фиг. 7(b) представляет собой схематическое поперечное сечение основных частей.

Фиг. 8 представляет собой схематический вид, показывающий размерные параметры ленточных сердечников, произведенных в примерах и сравнительных примерах.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016]

Далее будет подробно описан ленточный сердечник в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Однако, настоящее изобретение не ограничивается только конфигурацией, раскрытой в настоящем варианте осуществления, и может быть различным образом модифицировано без отклонения от сути настоящего изобретения. Здесь нижние предельные значения и верхние предельные значения включаются в диапазоны ограничения числовых значений, описанные ниже. Числовые значения, обозначенные как «больше чем» или «меньше чем», не включаются в эти диапазоны числовых значений. В дополнение к этому, если явно не указано иное, «%», относящийся к химическому составу, означает «мас.%».

В дополнение к этому, такие термины, как «параллельный», «перпендикулярный», «идентичный» и «прямой угол», а также значения длины и угла, используемые в данном описании для определения форм, геометрических условий и их степеней, не связаны строгим значением и должны интерпретироваться как включающие в себя степень, в которой можно ожидать аналогичных функций.

В дополнение к этому, в данном описании «лист анизотропной электротехнической стали» может быть просто описан как «стальной лист» или «электротехнический стальной лист», а «ленточный сердечник» может быть просто описан как «сердечник».

[0017]

Ленточный сердечник в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

лист анизотропной электротехнической стали имеет химический состав, содержащий,

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0%, с остатком из Fe и примесей, и

имеет текстуру, ориентированную в ориентации Госса, и

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpx (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше.

Здесь Dpx (мм) представляет собой среднее значение Dp (мм) в соответствии со следующей Формулой (1),

Dc (мм) является средним размером кристаллического зерна в граничном направлении на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть,

Dl (мм) является средним размером кристаллического зерна в направлении, перпендикулярном к граничному направлению, и

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку.

В дополнение к этому, среднее значение Dp представляет собой среднее значение Dp на внутренней стороне и Dp на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dp на внутренней стороне и Dp на внешней стороне другой плоской части.

Dp=√(Dc×Dl/π) (1)

[0018]

1. Форма ленточного сердечника и листа анизотропной электротехнической стали

Сначала будет описана форма ленточного сердечника настоящего варианта осуществления. Сами по себе формы описываемых здесь ленточного сердечника и листа анизотропной электротехнической стали не являются особенно новыми. Например, они просто соответствуют формам известных ленточных сердечников и листов анизотропной электротехнической стали, описанных в Патентных документах 9-11 предшествующего уровня техники.

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, схематично показывающий ленточный сердечник в соответствии с одним вариантом осуществления. Фиг. 2 представляет собой вид сбоку ленточного сердечника, показанного в варианте осуществления на Фиг. 1. В дополнение к этому, Фиг. 3 представляет собой вид сбоку, схематично показывающий другой вариант осуществления ленточного сердечника.

Здесь, в настоящем варианте осуществления, вид сбоку представляет собой вид листа анизотропной электротехнической стали длинной формы, составляющего ленточный сердечник, в направлении ширины (в направлении оси Y на Фиг. 1). Вид сбоку показывает форму, видимую сбоку (вид в направлении оси Y на рис. 1).

[0019]

Ленточный сердечник в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя основную часть 10 ленточного сердечника на виде сбоку, в которой множество кольцевых многоугольных (прямоугольных или многоугольных) листов 1 анизотропной электротехнической стали шихтованную в направлении толщины листа. Основная часть 10 ленточного сердечника имеет многоугольную шихтованную структуру 2 на виде сбоку, в которой листы 1 анизотропной электротехнической стали уложены в пакет в направлении толщины листа. Основная часть 10 ленточного сердечника может использоваться в качестве ленточного сердечника без изменений или может включать в себя, по мере необходимости, например, известный замок, такой как обвязочная лента, для совместной фиксации множества уложенных в пакет листов 1 анизотропной электротехнической стали.

[0020]

В настоящем варианте осуществления длина металлического сердечника основной части 10 ленточного сердечника особенно не ограничивается. Даже если длина металлического сердечника изменяется, объем изогнутой части 5 является постоянным, так что магнитные потери, возникающие в изогнутой части 5, остаются постоянными. Если длина металлического сердечника будет больше, объемное отношение изогнутой части 5 к основной части 10 ленточного сердечника будет меньше, и влияние на ухудшение магнитных потерь также будет малым. Следовательно, большая длина основной части 10 ленточного сердечника является предпочтительной. Длина основной части 10 ленточного сердечника предпочтительно составляет 1,5 м или больше, и более предпочтительно 1,7 м или больше. Здесь, в настоящем варианте осуществления, длина основной части 10 ленточного сердечника представляет собой окружную длину в центральной точке в направлении шихтовки основной части 10 ленточного сердечника на виде сбоку.

[0021]

Ленточный сердечник настоящего варианта осуществления может подходящим образом использоваться для любого традиционно известного применения. В частности, когда он применяется в силовом трансформаторе, в котором эффективность сердечника является проблемой, могут быть получены значительные преимущества.

[0022]

Как показано на Фиг. 1 и 2, основная часть 10 ленточного сердечника включает в себя часть, в которой листы 1 анизотропной электротехнической стали, в которых первые плоские части 4 и угловые части 3 непрерывно чередуются в продольном направлении, и угол, образуемый двумя смежными первыми плоскими частями 4 в каждой из угловых частей 3, составляет 90°, укладываются в пакет в направлении толщины листа, и имеет по существу прямоугольную шихтованную структуру 2 на виде сбоку. В дополнение к этому, с другой точки зрения основная часть 10 ленточного сердечника, показанного на Фиг. 1 и 2, имеет восьмиугольную шихтованную структуру 2. Основная часть 10 ленточного сердечника в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет восьмиугольную шихтованную структуру, но настоящее изобретение не ограничивается этим, и в основной части ленточного сердечника на виде сбоку множество многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали шихтованного в направлении толщины листа, и в листах анизотропной электротехнической стали плоские части и изогнутые части могут непрерывно чередоваться в продольном направлении (окружном направлении).

Далее будет описана основная часть 10 ленточного сердечника, имеющая по существу прямоугольную форму, включающую четыре угловые части 3.

Каждая угловая часть 3 листа 1 анизотропной электротехнической стали на виде сбоку включает в себя две или более изогнутых частей 5, имеющих криволинейную форму, и вторую плоскую часть 4a между смежными изогнутыми частями 5 и 5. Следовательно, угловая часть 3 имеет конфигурацию, включающую две или более изогнутых частей 5 и одну или более вторых плоских частей 4a. В дополнение к этому, сумма углов изгиба двух изогнутых частей 5 и 5 в одной угловой части 3 равна 90°.

В дополнение к этому, как показано на Фиг. 3, каждая угловая часть 3 листа 1 анизотропной электротехнической стали на виде сбоку включает в себя три изогнутые части 5, имеющие криволинейную форму, и вторую плоскую часть 4a между смежными изогнутыми частями 5 и 5, и сумма углов изгиба трех изогнутых частей 5, 5 и 5 в одной угловой части 3 равна 90°.

В дополнение к этому, каждая угловая часть 3 может включать в себя четыре или более изогнутых частей. В этом случае также вторая плоская часть 4a предусматривается между смежными изогнутыми частями 5 и 5, и сумма углов изгиба четырех или более изогнутых частей 5 в одной угловой части 3 составляет 90°. Таким образом, угловые части 3 в соответствии с настоящим вариантом осуществления располагаются между двумя смежными первыми плоскими частями 4 и 4, расположенными под прямым углом, и включают в себя две или больше изогнутых частей 5 и одну или больше вторых плоских частей 4a.

В дополнение к этому, в основной части 10 ленточного сердечника, показанного на Фиг. 2, изогнутая часть 5 располагается между первой плоской частью 4 и второй плоской частью 4a, но в основной части 10 ленточного сердечника, показанной на Фиг. 3, изогнутая часть 5 располагается между первой плоской частью 4 и второй плоской частью 4a, а также между двумя вторыми плоскими частями 4a и 4a. Таким образом, вторая плоская часть 4a может быть расположена между двумя смежными вторыми плоскими частями 4a и 4a.

В дополнение к этому, в основной части 10 ленточного сердечника, показанного на Фиг. 2 и Фиг. 3, первая плоская часть 4 имеет большую длину, чем вторая плоская часть 4a, в продольном направлении (окружном направлении основной части 10 ленточного сердечника), но первая плоская часть 4 и вторая плоская часть 4a могут иметь одинаковую длину.

В данном описании «первая плоская часть» и «вторая плоская часть» могут упоминаться просто как «плоская часть».

Каждая угловая часть 3 листа 1 анизотропной электротехнической стали на виде сбоку включают в себя две или более изогнутых частей 5, имеющих криволинейную форму, и сумма углов изгиба изогнутых частей в одной угловой части равна 90°. Угловая часть 3 включает в себя вторую плоскую часть 4a между смежными изогнутыми частями 5 и 5. Следовательно, угловая часть 3 имеет конфигурацию, включающую две или более изогнутых частей 5 и одну или более вторых плоских частей 4a.

Вариант осуществления, показанный на Фиг. 2, включает в себя две изогнутые части 5 в одной угловой части 3. Вариант осуществления, показанный на Фиг. 3, включает в себя три изогнутые части 5 в одной угловой части 3.

[0023]

Как показано в этих примерах, в настоящем варианте осуществления одна угловая часть может быть сформирована с двумя или более изогнутыми частями, но для того, чтобы минимизировать образование искажений из-за деформации во время обработки и минимизировать магнитные потери, угол изгиба ϕ (ϕ1, ϕ2, ϕ3) изогнутой части 5 предпочтительно составляет 60° или меньше и более предпочтительно 45° или меньше.

В варианте осуществления на Фиг. 2, включающем две изогнутые части в одной угловой части, для того, чтобы уменьшить магнитные потери, например, могут быть заданы ϕ1=60° и ϕ2=30°, и ϕ1=45° и ϕ2=45°. В дополнение к этому, в варианте осуществления на Фиг. 3, включающем три изогнутые части в одной угловой части, для того, чтобы уменьшить магнитные потери, например, могут быть заданы ϕ1=30°, ϕ2=30° и ϕ3=30°. В дополнение к этому, с учетом эффективности производства, поскольку предпочтительно, чтобы углы сгиба (углы изгиба) были равны, когда одна угловая часть включает в себя две изогнутые части, ϕ1=45° и ϕ2=45° являются предпочтительными. В дополнение к этому, в варианте осуществления на Фиг. 3, включающем три изогнутые части в одной угловой части, для того, чтобы уменьшить магнитные потери, например, предпочтительными являются ϕ1=30°, ϕ2=30° и ϕ3=30°.

[0024]

Изогнутая часть 5 будет более подробно описана со ссылкой на Фиг. 6. Фиг. 6 представляет собой диаграмму, схематично показывающую один пример изогнутой части (криволинейной части) листа анизотропной электротехнической стали. Угол изгиба изогнутой части представляет собой разницу углов, возникающую между задней прямой частью и передней прямой частью в направлении изгиба на изогнутой части 5 листа 1 анизотропной электротехнической стали, и выражается на наружной поверхности листа 1 анизотропной электротехнической стали как угол ϕ, который является дополнительным углом к углу, образованному двумя виртуальными линиями Lb-протяженность1 и Lb-протяженность2, полученными путем удлинения прямых участков, которые являются поверхностями плоских частей 4 и 4a с обеих сторон изогнутой части 5. В этом случае точка, в которой продолженная прямая линия отделяется от поверхности стального листа, является границей между плоскими частями 4 и 4а и изогнутой частью 5 на наружной поверхности стального листа (точки F и G на Фиг. 6).

[0025]

В дополнение к этому, прямые линии, перпендикулярные наружной поверхности стального листа, проходят из точки F и точки G, и их пересечениями с внутренней поверхностью стального листа являются точка E и точка D. Точка E и точка D являются границами между плоскими частями 4 и 4а и изогнутой частью 5 на внутренней поверхности стального листа.

Здесь, в настоящем варианте осуществления, на виде сбоку листа 1 анизотропной электротехнической стали изогнутая частью 5 является частью листа 1 анизотропной электротехнической стали, окруженной точкой D, точкой E, точкой F и точкой G. На Фиг. 6 поверхность стального листа между точкой D и точкой E, то есть внутренняя поверхность изогнутой части 5, обозначена как La, а поверхность стального листа между точками F и G, то есть наружная поверхность изогнутой части 5, обозначена как Lb.

[0026]

В дополнение к этому, Фиг. 6 показывает внутренний радиус кривизны r (в дальнейшем называемый просто радиусом кривизны r) изогнутой части 5 на виде сбоку. Радиус кривизны r изогнутой части 5 получается путем аппроксимации вышеупомянутого La дугой, проходящей через точку E и точку D. Меньший радиус кривизны r указывает на большую кривизну изогнутой части 5, а больший радиус кривизны r указывает на меньшую кривизну изогнутой части 5.

В ленточном сердечнике настоящего варианта осуществления радиус кривизны r в каждой изогнутой части 5 листов 1 анизотропной электротехнической стали, шихтованных в направлении толщины листа, может изменяться в некоторой степени. Это изменение может быть изменением из-за точности формования, и вполне возможно, что непреднамеренное отклонение может произойти из-за обращения во время шихтовки. Такая непреднамеренная ошибка может быть минимизирована приблизительно до 0,2 мм или меньше в текущем обычном промышленном производстве. Если такая вариация является большой, репрезентативное значение можно получить путем измерения радиусов кривизны достаточно большого количества стальных листов и их усреднения. В дополнение к этому, возможно намеренное изменение по какой-либо причине, но настоящий вариант осуществления не исключает такой формы.

[0027]

В дополнение к этому, способ измерения внутреннего радиуса кривизны r изогнутой части 5 особенно не ограничивается, и, например, внутренний радиус кривизны r может быть измерен c использованием коммерчески доступного микроскопа (Nikon ECLIPSE LV150) с увеличением 200х. В частности, центральная точка А кривизны, как показано на Фиг. 6, получается из результата наблюдения, и в качестве способа ее получения, например, если пересечение отрезка прямой EF и отрезка прямой DG, продолженных внутрь на стороне, противоположной точке B, определяется как A, величина внутреннего радиуса кривизны r соответствует длине отрезка AC. Здесь, когда точка A и точка B соединены прямой линией, пересечение на дуге DE внутри изогнутой части 5 является точкой C.

В настоящем варианте осуществления, когда внутренний радиус кривизны r изогнутой части 5 находится в диапазоне 1 мм или больше и 5 мм или меньше, и конкретные листы анизотропной электротехнической стали с управляемым размером кристаллического зерна, который будет описан ниже, используются для формирования ленточного сердечника, можно оптимизировать эффективность ленточного сердечника в соответствии с магнитными свойствами. Внутренний радиус кривизны r изогнутой части 5 предпочтительно составляет 3 мм или меньше. В этом случае эффекты настоящего варианта осуществления проявляются более значительно.

В дополнение к этому, наиболее предпочтительно, чтобы все изогнутые участки, присутствующие в металлическом сердечнике, удовлетворяли внутреннему радиусу кривизны r, определенному в настоящем варианте осуществления. Если имеются изогнутые участки, которые удовлетворяют внутреннему радиусу кривизны r настоящего варианта осуществления, и изогнутые участки, которые не удовлетворяют внутреннему радиусу кривизны r в ленточном сердечнике, желательно, чтобы по меньшей мере половина изогнутых участков удовлетворяла внутреннему радиусу кривизны r, определенному в настоящем варианте осуществления.

[0028]

Фиг. 4 и Фиг. 5 представляют собой диаграммы, схематично показывающие один пример однослойного листа 1 анизотропной электротехнической стали в основной части 10 ленточного сердечника. Как показано в примерах на Фиг. 4 и Фиг. 5, лист 1 анизотропной электротехнической стали, используемый в настоящем варианте осуществления, является изогнутым и включает в себя угловую часть 3, состоящую из двух или более изогнутых частей 5, и первую плоскую часть 4, и формирует по существу прямоугольное кольцо на виде сбоку посредством соединительной части 6, которая является торцевой поверхностью одного или более листов 1 анизотропной электротехнической стали в продольном направлении.

В настоящем варианте осуществления вся основная часть 10 ленточного сердечника может иметь по существу прямоугольную шихтованную структуру 2 на виде сбоку. Как показано в примере на Фиг. 4, один лист 1 анизотропной электротехнической стали может формировать один слой основной части 10 ленточного сердечника посредством одной соединительной части 6 (то есть один лист 1 анизотропной электротехнической стали соединяется посредством одной соединительной части 6 для каждого оборота), и как показано в примере на Фиг. 5, один лист 1 анизотропной электротехнической стали может формировать приблизительно половину окружности ленточного сердечника, или два листа 1 анизотропной электротехнической стали могут формировать один слой основной части 10 ленточного сердечника посредством двух соединительных частей 6 (то есть два листа 1 анизотропной электротехнической стали соединяются друг с другом посредством двух соединительных частей 6 для каждого оборота).

[0029]

Толщина листа 1 анизотропной электротехнической стали, используемого в настоящем варианте осуществления, особенно не ограничивается, и может быть подходящим образом выбрана в соответствии с применением и т.п., но обычно она находится в диапазоне 0,15 мм - 0,35 мм, и предпочтительно в диапазоне 0,18 мм - 0,23 мм.

[0030]

2. Конфигурация листа анизотропной электротехнической стали

Далее будет описана конфигурация листа 1 анизотропной электротехнической стали, составляющего основную часть 10 ленточного сердечника. Настоящий вариант осуществления имеет такие особенности, как размер кристаллического зерна плоских частей 4 и 4a, смежных с изогнутой частью 5 листов анизотропной электротехнической стали, шихтованных (уложенных в пакет) друг на друга, и положение части листа анизотропной электротехнической стали с управляемым размером кристаллического зерна в сердечнике.

[0031]

(1) Размер кристаллического зерна плоской части, смежной с изогнутой частью

В листе 1 анизотропной электротехнической стали, составляющем ленточный сердечник настоящего варианта осуществления, по меньшей мере в части угловой части размером кристаллического зерна шихтованных стальных листов управляют таким образом, что он становился меньше. Если размер кристаллического зерна около изогнутой части 5 становится грубым, эффект предотвращения ухудшения эффективности сердечника в настоящем варианте осуществления не проявляется. Другими словами, когда границы кристаллического зерна располагаются около изогнутой части 5, это указывает на то, что ухудшение эффективности легко свести к минимуму.

[0032]

Хотя механизм, с помощью которого происходит такое явление, неясен, предполагается, что он заключается в следующем.

В металлическом сердечнике настоящего варианта осуществления макроскопическое напряжение (деформация) из-за изгиба ограничено изогнутой частью 5, которая представляет собой очень узкую область. Однако, при рассмотрении кристаллической структуры внутри стального листа считается, что дислокация, сформированная в изогнутой части 5, перемещается и распространяется за пределы изогнутой части 5, то есть в плоские части 4 и 4a. В этом случае считается, что в листах анизотропной электротехнической стали с размером кристаллического зерна несколько мм, которые используются в качестве материала для сердечника настоящего варианта осуществления, граница кристаллического зерна действует как сильное препятствие перемещению дислокации, и перемещение дислокации подтверждается внутри зерна монокристалла, которое может рассматриваться как один монокристалл. Таким образом, считается, что дислокации не образуются в смежных кристаллических зернах за границами кристаллического зерна. Общеизвестно, что дефекты решетки, такие как дислокации, значительно ухудшают магнитные потери. Следовательно, когда размер кристаллического зерна около изогнутой части становится мелким, и граница кристаллического зерна начинает функционировать как препятствие (место устранения дислокации) для перемещения дислокации к плоской части, можно удерживать область с дислокацией очень близко к изогнутой части 5. В результате считается, что можно минимизировать уменьшение эффективности сердечника. Такой механизм работы настоящего варианта осуществления считается особым явлением в металлическом сердечнике, имеющем специфическую форму настоящего варианта осуществления и до сих пор почти не рассматривался, но может быть интерпретирован в соответствии с выводами, полученными авторами настоящего изобретения.

[0033]

В настоящем варианте осуществления размер кристаллического зерна измеряется следующим образом.

Когда толщина шихтовки стальных листов основной части 10 ленточного сердечника равна T (что соответствует «L3» на Фиг. 8), в общей сложности 5 листов анизотропной электротехнической стали, шихтованных в положениях каждого T/4, включая самую внутреннюю поверхность, извлекаются из самой внутренней поверхности области, включающей угловую часть основной части 10 ленточного сердечника. Для каждого из извлеченных стальных листов, если первичное покрытие, сделанное из оксида и т.п. (стеклянное покрытие и промежуточный слой), изоляционное покрытие и т.п. предусмотрены на поверхности стального листа, это покрытие удаляется известным способом, а затем, как показано на Фиг. 7(a), визуально наблюдается кристаллическая структура внутренней поверхности и внешней поверхности стального листа. Затем на граничной линии В между изогнутой частью и плоской частью, которая представляет собой по существу прямую линию на каждой поверхности, размер частиц в граничном направлении (направлении, в котором проходит граничная линия В (направлении, перпендикулярном направлению прокатки листа анизотропной электротехнической стали)) и размер частиц в направлении, перпендикулярном направлению границы (вертикальном направлении границы (направлении прокатки листа анизотропной электротехнической стали)) измеряются следующим образом.

Размер частиц Dc (мм) в граничном направлении получается, например, как показано схематически на Фиг. 7(a), по следующей Формуле (2), когда длина граничной линии B (соответствующая ширине листа 1 анизотропной электротехнической стали, составляющего сердечник) составляет Lc, а количество границ кристаллических зерен, пересекающих граничную линию B, составляет Nc.

Dc=Lc/(Nc+1) (2)

В дополнение к этому, для размера частиц Dl (мм) в вертикальном направлении границы (направлении, перпендикулярном направлению границы), в направлении продолжения граничной линии B (направлении границы) в пяти положениях, исключая конец, среди положений, получаемых путем деления Lc на шесть, расстояния от граничной линии B между одной изогнутой частью 5 и первой плоской частью 4 в качестве начальной точки до первого пересечения линии, проходящей перпендикулярно граничной линии B в направлении области первой плоской части 4, границы кристаллического зерна определяются как Dl1 - Dl5 в первой плоской части 4. В дополнение к этому, расстояния от граничной линии B между одной изогнутой частью 5 и второй плоской частью (плоская часть в угловой части) 4a в качестве начальной точки до первого пересечения линии, проходящей перпендикулярно граничной линии B в направлении области второй плоской части 4a, граничной линии B между другими смежными изогнутыми частями 5 с границей кристаллического зерна, или второй плоской части 4a между ними определяются как Dl1 - Dl5 во второй плоской части. Для другой изогнутой части 5 аналогичным образом получаются Dl1 - Dl5 в первой плоской части 4 и второй плоской части 4a. Затем размер частиц Dl в вертикальном направлении границы получают как среднее расстояние для Dl1 - Dl5.

В дополнение к этому, размер эквивалентного круга для кристаллического зерна Dp (мм) первой плоской части 4 и второй плоской части 4a, смежных с изогнутой частью 5, получается по следующей Формуле (1).

Dp=√(Dc×Dl/π) (1)

В дополнение к этому, как показано на Фиг. 7(b), суффикс ii означает размер кристаллического зерна на внутренней стороне второй плоской части 4a, суффикс io означает размер кристаллического зерна на ее внешней стороне, суффикс oi означает размер кристаллического зерна на внутренней стороне первой плоской части 4, и суффикс oo означает размер кристаллического зерна на ее внешней стороне. Таким образом, для одной изогнутой части 5 определяются 12 размеров кристаллического зерна (Dcii, Dcio, Dcoi, Dcoo, Dlii, Dlio, Dloi, Dloo, Dpii, Dpio, Dpoi, Dpoo), т.е. (Dc, Dl, Dp) - (ii, io, oi, oo). Таким образом, для двух или более изогнутых частей 5 в каждой угловой части (например, двух изогнутых частей в основной части 10 ленточного сердечника, показанного на Фиг. 2, и трех изогнутых частей в основной части 10 ленточного сердечника, показанного на Фиг. 3), вышеупомянутые 12 размеров кристаллического зерна усредняются, и для каждой угловой части определяются 12 размеров кристаллического зерна, т.е. (Dc, Dl, Dp) - (ii, io, oi, oo).

Здесь, как правило, лист анизотропной электротехнической стали имеет размер кристаллического зерна в несколько мм, что является очень крупным по сравнению с толщиной стального листа. Поэтому во многих случаях монокристаллическое зерно проникает с одной поверхности стального листа (например, с внутренней стороны в настоящем варианте осуществления) на другую поверхность (например, с внешней стороны в настоящем варианте осуществления) в столбчатой форме при наблюдении поперечного сечения листа по его толщине. Следовательно, размеры кристаллического зерна, измеренные на внутренней стороне и внешней стороне, как было описано выше, являются размерами кристаллического зерна, имеющими по существу одну и ту же величину, но в действительности мелкие кристаллические зерна, которые не проникают через толщину листа, могут оставаться на поверхностном слое, так что в настоящем варианте осуществления размеры кристаллического зерна измеряются на обеих поверхностях стального листа, и их среднее значение используется для определения ленточного сердечника настоящего варианта осуществления.

В настоящем варианте осуществления эти размеры кристаллического зерна определяются путем сравнения с шириной W (мм) изогнутой части 5. В настоящем варианте осуществления ширина W изогнутой части 5 является средним значением длины внутренней поверхности изогнутой части 5 La (длины в направлении изгиба) (см. Фиг. 6) и длины наружной поверхности изогнутой части 5 Lb (длины в направлении изгиба) (см. Фиг. 6).

[0034]

В одном варианте осуществления по меньшей мере в одной угловой части 3 выполняется условие Dpx≤2W, где Dpx (мм) - среднее значение Dp-(ii, io, oi, oo). Это выражение соответствует основной особенности описанного выше механизма. Когда это выражение удовлетворяется, граница кристаллического зерна может функционировать как препятствие для перемещения дислокаций, образующихся в изогнутой части 5, к первой плоской части 4 и второй плоской части 4a, и в результате эффекты настоящего варианта осуществления проявляются. Причина, по которой верхний предел Dpx в два раза больше W, состоит в том, что дислокации, образующиеся в изогнутой части 5, перемещаются на расстояние не более чем в два раза больше области деформации, и даже если Dpx превысит 2W, это вряд ли станет препятствием для перемещения дислокаций. Предпочтительно Dpx ≤ W. В дополнение к этому, само собой разумеется предпочтительно, чтобы условие Dpx ≤ 2W удовлетворялось во всех четырех угловых частях, существующих в основной части 10 ленточного сердечника.

[0035]

В качестве другого варианта осуществления, по меньшей мере в одной угловой части 3 выполняется условие Dpy ≤ 2W, где Dpy (мм) - среднее значение Dl-(ii, io, oi, oo). С учетом описанного выше механизма это выражение, в частности, соответствует особенности, в который границы кристаллического зерна, которые пересекают направление к первой плоской части 4 и второй плоской части 4a (направление, перпендикулярное к направлению границы в изогнутой части 5) более легко действуют как препятствия для перемещения дислокаций в направлении каждой плоской части, чем границы кристаллического зерна, которые параллельны направлению к первой плоской части 4 и второй плоской части 4a (направлению, перпендикулярному к границе изогнутой части). Когда это выражение удовлетворяется, можно в достаточной степени минимизировать перемещение дислокаций к области плоской части. Предпочтительно Dpy ≤ W. В дополнение к этому, само собой разумеется предпочтительно, чтобы условие Dpy≤2W удовлетворялось во всех четырех угловых частях, существующих в основной части 10 ленточного сердечника.

[0036]

В качестве еще одного варианта осуществления, по меньшей мере в одной угловой части 3 Dpz ≤ 2W, где Dpz (мм) - среднее значение Dc-(ii, io, oi, oo). Это выражение соответствует особенности, в которой границы кристаллического зерна, параллельные направлению к первой плоской части 4 и второй плоской части 4a (направлению, перпендикулярному к границе изогнутой части), также легко действуют как места устранения дислокаций, которые перемещаются к первой плоской части 4 и второй плоской части 4a. Когда это выражение удовлетворяется, можно в достаточной степени минимизировать перемещение дислокаций к области плоской части. Предпочтительно Dpz ≤ W. В дополнение к этому, само собой разумеется предпочтительно, чтобы условие Dpz ≤ 2W удовлетворялось во всех четырех угловых частях, существующих в основной части 10 ленточного сердечника.

[0037]

(2) Лист анизотропной электротехнической стали

Как было описано выше, в листе 1 анизотропной электротехнической стали, используемом в настоящем варианте осуществления, основной стальной лист представляет собой стальной лист, в котором ориентации кристаллических зерен в основном стальном листе сильно сконцентрированы в ориентации {110}<001>, и который имеет превосходные магнитные свойства в направлении прокатки.

Известный лист анизотропной электротехнической стали может использоваться в качестве основного стального листа в настоящем варианте осуществления. Далее будет описан один пример предпочтительного основного стального листа.

[0038]

Основной стальной лист имеет следующий химический состав, в мас.%: Si: 2,0-6,0%, с остатком из Fe и примесей. Этот химический состав позволяет управлять кристаллической ориентацией до текстуры Госса, сконцентрированной в ориентации {110}<001>, и обеспечивать благоприятные магнитные свойства. Другие элементы особенно не ограничиваются, и в настоящем варианте осуществления, в дополнение к Si, Fe и примесям, такие элементы могут содержаться при условии, что эффекты настоящего изобретения не ухудшаются. Например, следующие элементы могут содержаться в следующих диапазонах вместо некоторого количества Fe. Диапазоны количества репрезентативных необязательных элементов являются следующими.

C: 0-0,0050%,

Mn: 0-1,0%,

S: 0-0,0150%,

Se: 0-0,0150%,

Al: 0-0,0650%,

N: 0-0,0050%,

Cu: 0-0,40%,

Bi: 0-0,010%,

B: 0-0,080%,

P: 0-0,50%,

Ti: 0-0,0150%,

Sn: 0-0,10%,

Sb: 0-0,10%,

Cr: 0-0,30%,

Ni: 0-1,0%,

Nb: 0-0,030%,

V: 0-0,030%,

Mo: 0-0,030%,

Ta: 0-0,030%,

W: 0-0,030%.

Поскольку эти необязательные элементы могут содержаться в зависимости от конкретной цели, нет никакой необходимости в ограничении их нижнего предела, и поэтому необязательные элементы могут по существу не содержаться. В дополнение к этому, даже если эти необязательные элементы содержатся как примеси, эффекты настоящего варианта осуществления не ухудшаются. В дополнение к этому, поскольку в практическом стальном листе при его производстве трудно сделать содержание С равным 0%, содержание C может превышать 0%. В дополнение к этому, примеси относятся к элементам, которые содержатся неумышленно, и означают элементы, неизбежно попадающие в сталь из руды, лома, производственной среды и т.п. при промышленном производстве основного стального листа. Верхний предел полного содержания примесей может составлять, например, 5%.

[0039]

Химический компонент основного стального листа может быть измерен с помощью обычного аналитического способа для стали. Например, химический компонент основного стального листа может быть измерен с использованием атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES). В частности, например, квадратный тестовый образец размером 35 мм берется из центрального положения основного стального листа после удаления покрытия, и может быть проанализирован путем выполнения измерения при условиях, основанных на ранее созданной калибровочной кривой, с использованием измерительного прибора ICPS-8100 и т.п. (коммерчески доступного от компании Shimadzu Corporation). Здесь содержание C и S может быть измерено путем использования способа поглощения инфракрасного луча пламенем, а содержание N может быть измерено путем использования способа определения удельной теплопроводности при плавлении в инертном газе.

[0040]

Здесь вышеупомянутый химический состав представляет собой состав листа 1 анизотропной электротехнической стали в качестве основного стального листа. Когда лист 1 анизотропной электротехнической стали, используемый в качестве образца для измерения, имеет на своей поверхности первичное покрытие из оксида и т.п. (стеклянное покрытие и промежуточный слой) и изоляционное покрытие и т.п., химический состав измеряется после удаления этого покрытия и т.п. известными способами.

[0041]

(3) Способ производства листа анизотропной электротехнической стали

Способ производства листа анизотропной электротехнической стали особенно не ограничивается, и как будет описано ниже, когда производственные условия точно контролируются, размер кристаллического зерна стального листа может быть учтен. Когда используются листы анизотропной электротехнической стали, имеющие такой желаемый размер кристаллического зерна, и ленточный сердечник производится в подходящих условиях обработки, которые будут описаны ниже, можно получить ленточный сердечник, способный минимизировать ухудшение эффективности. В качестве предпочтительного конкретного примера способа производства, например, сначала сляб, содержащий 0,04-0,1 мас.% C, с остатком, являющимся химическим составом листа анизотропной электротехнической стали, нагревается до 1000°C или выше и подвергается горячей прокатке, а затем сматывается при 400-850°C. По мере необходимости выполняется отжиг в горячем состоянии. Условия отжига в горячем состоянии особенно не ограничиваются, и с учетом управления образованием выделений температура нагрева при отжиге может составлять 800-1200°C, а продолжительность отжига может составлять 10-1000 с. Затем холоднокатаный стальной лист получается с помощью холодной прокатки один, два или более раз с промежуточным отжигом. Степень обжатия холодной прокатки в этом случае может составлять 80-99% с учетом управления текстурой. Холоднокатаный стальной лист нагревается, например, во влажной атмосфере водорода и инертного газа при 700-900°C, обезуглероживается и отжигается, и по мере необходимости подвергается азотирующему отжигу. Затем, после того, как сепаратор отжига нанесен на стальной лист после отжига, окончательный отжиг выполняется при максимальной температуре 1000-1200°C в течение 40-90 час, и изоляционное покрытие формируется при температуре приблизительно 900°C. Среди вышеупомянутых условий, в частности, обезуглероживающий отжиг и окончательный отжиг влияют на размер кристаллического зерна стального листа. Следовательно, при производстве ленточного сердечника предпочтительно использовать лист анизотропной электротехнической стали, произведенный в пределах вышеуказанных диапазонов условий.

В дополнение к этому, обычно эффекты настоящего варианта осуществления могут быть получены даже со стальным листом, который был подвергнут обработке, называемой «управление магнитным доменом», в процессе производства стального листа известным способом.

[0042]

Как было указано выше, размер кристаллического зерна, который является особенностью листа 1 анизотропной электротехнической стали, используемого в настоящем варианте осуществления, предпочтительно регулируется в зависимости от, например, максимальной температуры и времени окончательного отжига. Когда средний размер кристаллического зерна всего стального листа уменьшается таким образом, и каждый размер кристаллического зерна устанавливаются равным 2W или меньше, даже если изогнутая часть 5 формируется в произвольном положении при производстве ленточного сердечника, ожидается, что вышеупомянутые значения Dpx и т.п. будут равны 2W или меньше. В дополнение к этому, для того, чтобы произвести ленточный сердечник, в котором зерна с малым размером кристаллического зерна располагаются около изогнутой части 5, также является эффективным способ управления положением изгиба стального листа так, чтобы область с малым размером кристаллического зерна была расположена около изогнутой части 5. В этом способе производится стальной лист, в котором рост зерна вторичной рекристаллизации локально минимизируется в соответствии с известным способом, таким как локальное изменение состояния сепаратора отжига, и изгиб может выполняться путем выбора положения, в котором образуются мелкие зерна.

[0043]

3. Способ производства ленточного сердечника

Способ производства ленточного сердечника в соответствии с настоящим вариантом осуществления особенно не ограничивается, если ленточный сердечник в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть произведен, и, например, может применяться способ в соответствии с известным ленточным сердечником, описанным в Патентных документах 9-11 в предшествующем уровне техники. В частности, можно упомянуть, что способ, использующий производственное устройство UNICORE (коммерчески доступное от компании AEM UNICORE) (https://www.aemcores.com.au/technology/Unicore/), является оптимальным.

В дополнение к этому, для того, чтобы точно управлять вышеупомянутыми Dpx, Dpy и Dpz, предпочтительно управлять формами пуансона и матрицы, используемых во время обработки, а также величиной увеличения температуры стального листа благодаря теплу, образующемуся при обработке. В частности, когда радиус кривизны используемого пуансона равен r_p (мм), а радиус кривизны матрицы равен r_d (мм), значение r_p/r_d предпочтительно находится в диапазоне 2,0-10,0. В дополнение к этому, когда величина увеличения температуры стального листа благодаря теплу, образующемуся во время обработки, равна ΔT, ΔT предпочтительно уменьшается до 4,8°C или меньше. Если ΔT является чрезмерно большим, даже если в качестве материала используется стальной лист, имеющий размер кристаллического зерна в подходящем диапазоне, размер кристаллического зерна может стать грубым, и эффективность ленточного сердечника может уменьшиться. Способ охлаждения особенно не ограничивается, но, например, температура стального листа может быть отрегулирована путем распыления охладителя, такого как жидкий азот, во время обработки или непосредственно после обработки.

[0044]

В дополнение к этому, в соответствии с известным способом по мере необходимости может выполняться термическая обработка. В дополнение к этому, полученная основная часть 10 ленточного сердечника может использоваться в качестве ленточного сердечника без изменения, или множество уложенных в пакет листов 1 анизотропной электротехнической стали могут быть совместно зафиксированы, по мере необходимости, с использованием известного замка, такого как обвязочная лента, для формирования ленточного сердечника.

[0045]

Настоящий вариант осуществления не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления. Вышеописанный вариант осуществления является всего лишь примером, и любой вариант осуществления, имеющий по существу ту же самую конфигурацию и показывающий эффект, аналогичный технической идее, описанной в формуле настоящего изобретения, также входит в область охвата настоящего изобретения.

[Примеры]

[0046]

Далее технические подробности настоящего изобретения будут дополнительно описаны со ссылкой на примеры настоящего изобретения. Условия в показанных ниже примерах являются примерами условий, используемых для подтверждения выполнимости и эффектов настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этими примерами условий. В дополнение к этому, настоящее изобретение может использовать различные условия, не отступая от сути настоящего изобретения, если достигается цель настоящего изобретения.

[0047]

(Лист анизотропной электротехнической стали)

Используя в качестве материала сляб, имеющий химический состав (в мас.%, с остатком из Fe), показанный в Таблице 1, был произведен конечный продукт (продуктовый лист) с химическим составом (в мас.%, с остатком из Fe), показанным в Таблице 2. Ширина полученного стального листа составила 1200 мм.

В Таблице 1 и Таблице 2 «-» означает, что элемент не контролировался или не производился с осознанием содержания, и его содержание не измерялось. В дополнение к этому, «<0,002» и «<0,004» означают, что элемент контролировался и производился с осознанием содержания, содержание было измерено, но не были получены достаточные значения измерения с достоверностью точности (предел обнаружения или меньше).

[0048]

[Таблица 1] Тип стали Сляб C Si Mn S Al Н Cu Bi Nb A 0,070 3,26 0,07 0,025 0,026 0,008 0,07 - - B 0,070 3,26 0,07 0,025 0,026 0,008 0,07 - 0,007 C 0,070 3,26 0,07 0,025 0,025 0,008 0,07 0,002 - D 0,060 3,45 0,10 0,006 0,027 0,008 0,20 - 0,005

[0049]

[Таблица 2] Тип стали Лист продукта C Si Mn S Al Н Cu Bi Nb A 0,001 3,15 0,07 <0,002 <0,004 <0,002 0,07 - - B 0,001 3,15 0,07 <0,002 <0,004 <0,002 0,07 - 0,005 C 0,001 3,15 0,07 <0,002 <0,004 <0,002 0,07 0,002 - D 0,001 3,34 0,10 <0,002 <0,004 <0,002 0,20 - -

[0050]

Здесь Таблица 3 показывает детали и условия процесса производства стального листа.

В частности, выполнялись горячая прокатка, отжиг в горячем состоянии и холодная прокатка. В части холоднокатаного стального листа после обезуглероживающего отжига обработка азотированием (азотирующий отжиг) выполнялась в смешанной атмосфере, содержащей водород, азот и аммиак.

В дополнение к этому наносился сепаратор отжига, состоящий главным образом из MgO, и выполнялся окончательный отжиг. Раствор для нанесения изоляционного покрытия, содержащий хром и состоящий главным образом из фосфата и коллоидного кремнезема, был нанесен на первичное покрытие, сформированное на поверхности окончательно отожженного стального листа, и нагрет для формирования изоляционного покрытия.

[0051]

В этом случае регулировались степень обжатия холодной прокатки или время окончательного отжига, и таким образом были произведены стальные листы с управляемым размером кристаллического зерна. Таблица 3 показывает детали произведенных стальных листов.

[0052]

[Таблица 3] Стальной лист № Тип стали Горячая прокатка Отжиг в горячем состоянии Холодная прокатка Обезуглероживающий отжиг Азотирование Окончательный отжиг Управление магнитными доменами Свойства Температура нагрева Финишная температура Температура сматывания Толщина листа Температура Время Толщина листа Степень обжатия холодной прокатки Температура Время Температура Время B8 Магнитные потери Размер кристаллического зерна °C °C °C мм °C с мм % °C с °C час Тл Вт/кг мм A1 A 1150 900 540 3,0 1100 180 0,35 88,3 830 180 да 1100 45 Управление травлением 1,91 1,01 6 A2 A 1150 900 540 3,1 1100 180 0,35 88,7 830 180 1100 50 1,91 0,95 8 A3 A 1150 900 540 3,2 1100 180 0,35 89,1 830 180 1100 55 1,92 0,93 13 A4 A 1150 900 540 3,3 1100 180 0,35 89,4 830 180 1100 60 1,91 0,94 18 B1 B 1150 880 650 2,2 1150 180 0,23 89,5 850 180 да 1100 45 Управление механическим напряжением 1,90 0,77 7 B2 B 1150 880 650 2,3 1150 180 0,23 90,0 850 180 1100 50 1,91 0,77 11 B3 B 1150 880 650 2,4 1150 180 0,23 90,4 850 180 1100 55 1,92 0,72 18 B4 B 1150 880 650 2,5 1150 180 0,23 90,8 850 180 1100 60 1,92 0,78 21 C1 C 1150 900 750 2,5 1100 120 0,26 89,6 860 180 да 1150 55 Управление лазером 1,90 0,81 6 C2 C 1150 900 750 2,6 1100 120 0,26 90,0 860 180 1150 60 1,92 0,79 9 C3 C 1150 900 750 2,7 1100 120 0,26 90,4 860 180 1150 65 1,94 0,77 14 C4 C 1150 900 750 2,8 1100 120 0,26 90,7 860 180 1150 70 1,93 0,83 18 D1 D 1350 930 540 2,5 1050 180 0,26 89,6 860 180 нет 1100 65 Управление электронным лучом 1,91 0,80 5 D2 D 1350 930 540 2,6 1050 180 0,26 90,0 860 180 1100 70 1,92 0,72 8 D3 D 1350 930 540 2,7 1050 180 0,26 90,4 860 180 1100 75 1,94 0,70 12 D4 D 1350 930 540 2,8 1050 180 0,26 90,7 860 180 1100 80 1,93 0,73 16

[0053]

(Металлический сердечник)

Сердечники а - f, имеющие формы, показанные в Таблице 4 и на Фиг. 8, были произведены с использованием соответствующих стальных листов в качестве материалов. Здесь L1 параллельно направлению оси X и является расстоянием между параллельными листами 1 анизотропной электротехнической стали на самой внутренней периферии ленточного сердечника в плоском поперечном сечении, включающем центр CL (расстоянием между внутренними плоскими частями), L2 параллельно направлению оси Z и является расстоянием между параллельными листами 1 анизотропной электротехнической стали на самой внутренней периферии ленточного сердечника в вертикальном поперечном сечении, включающем центр CL (расстоянием между внутренними плоскими частями), L3 параллельно направлению оси X и является толщиной шихтованного ленточного сердечника в плоском поперечном сечении, включающем центр CL (толщиной в направлении шихтовки), L4 параллельно направлению оси X и является шириной шихтованных стальных листов ленточного сердечника в плоском поперечном сечении, включающем центр CL, и L5 представляет собой расстояние между плоскими частями, смежными друг другу в самой внутренней части ленточного сердечника и образующими между собой прямой угол (расстояние между изогнутыми частями). Другими словами, L5 представляет собой самую короткую длину плоской части 4a в продольном направлении среди плоских частей 4 и 4a листов анизотропной электротехнической стали на самой внутренней периферии. r представляет собой радиус кривизны (мм) изогнутой части на внутренней стороне ленточного сердечника, а ϕ представляет собой угол изгиба (°) изогнутой части ленточного сердечника. По существу прямоугольные металлические сердечники а - f имеют структуру, в которой плоская часть с длиной L1 разделена примерно в центре расстояния L1, и два сердечника, имеющие по существу U-образную форму, соединены вместе.

Здесь сердечник f традиционно используется в качестве обычного ленточного сердечника и представляет собой так называемый магистральный сердечник, производимый способом намотки стального листа в цилиндрическую форму, а затем прессования цилиндрического шихтованного тела без изменений так, чтобы угловая часть имела постоянную кривизну, формирования его в по существу прямоугольную форму, а затем выполнения отжига и поддержания этой формы. Следовательно, радиус кривизны изогнутой части значительно изменяется в зависимости от положения шихтовки стального листа. В дополнение к этому, в Таблице 4 радиус кривизны r (мм) сердечника f увеличивается в направлении наружу, и составляет 6 мм в самой внутренней части периферии и приблизительно 85 мм во внешней части периферии (помечено значком «-» в Таблице 4).

[0054]

[Таблица 4] Сердечник № Форма сердечника L1 L2 L3 L4 L5 r φ мм мм мм мм мм мм ° a 197 66 45 150 16 1 45 b 197 66 45 150 18 3 45 c 197 66 45 150 20 5 45 d 197 66 55 150 20 2 30 e 197 66 55 150 22 6 45 f 197 66 55 150 - 30 90

[0055]

(Способ оценки)

(1) Магнитные свойства листа анизотропной электротехнической стали

Магнитные свойства листа анизотропной электротехнической стали были измерены способом однолистового тестера (SST), определенным в стандарте JIS C 2556: 2015.

В качестве магнитных свойств были измерены плотность B8 магнитного потока (Tл) стального листа в направлении прокатки при возбуждении током с плотностью 800 A/м и магнитные потери стального листа на частоте переменного тока 50 Гц при плотности магнитного потока возбуждения 1,7 Tл.

(2) Размер частиц в металлическом сердечнике

12 размеров кристаллического зерна (Dcii, Dcio, Dcoi, Dcoo, Dlii, Dlio, Dloi, Dloo, Dpii, Dpio, Dpoi, и Dpoo) были определены путем наблюдения обеих поверхностей стального листа, извлеченного из сердечника, как было описано выше.

(3) Эффективность сердечника

Коэффициент плотности (BF) был получен путем вычисления холостых потерь для сердечника, сформированного из каждого стального листа в качестве материала, и взятия соотношения с магнитными свойствами стального листа, полученного в п. (1). Здесь BF представляет собой значение, получаемое путем деления значения магнитных потерь ленточного сердечника на значение магнитных потерь листа анизотропной электротехнической стали, который является материалом ленточного сердечника. Меньшее значение BF указывает на более низкие магнитные потери ленточного сердечника относительно стального листа. В этом примере, когда BF составлял 1,15 или меньше, считалось, что ухудшение эффективности магнитных потерь было минимизировано.

[0056]

Эффективность оценивалась для различных металлических сердечников, произведенных с использованием различных стальных листов с различными ширинами магнитного домена. Результаты показаны в Таблице 5. Здесь в Таблице 5 «r_p/r_d» представляет собой соотношение а радиуса кривизны r_p (мм) пуансона и радиуса кривизны r_d (мм) матрицы, используемых при обработке сердечника, а «ΔT» представляет собой величину увеличения температуры стального листа (°C) благодаря теплу, выделяемому во время обработки.

Можно понять, что эффективность сердечника может быть улучшена за счет соответствующего управления размером кристаллического зерна, даже если используется один и тот же тип стали.

[0057]

[Таблица 5] № теста Стальной лист № Сердечник № Условия обработки Свойства металлического сердечника Примечание r_p/r_d ΔT (°C) W Dpx Dpy Dpy Коэффициент плотности (BF) мм мм мм мм 1-1 A1 a 6,3 0,7 0,98 0,97 1,72 1,65 1,08 Пример по настоящему изобретению 1-2 A2 a 5,2 1,0 0,98 1,15 1,82 2,04 1,11 Пример по настоящему изобретению 1-3 A3 a 1,4 6,7 0,98 2,30 4,05 3,71 1,17 Сравнительный пример 1-4 A4 a 1,7 5,7 0,98 3,18 4,53 4,91 1,18 Сравнительный пример 1-5 B1 a 4,6 1,3 0,98 0,95 1,57 1,41 1,08 Пример по настоящему изобретению 1-6 B2 a 10,0 0,8 0,98 1,55 2,45 2,88 1,14 Пример по настоящему изобретению 1-7 B3 a 1,2 5,2 0,98 3,08 4,82 4,96 1,18 Сравнительный пример 1-8 B4 a 0,7 6,1 0,98 3,41 5,44 5,69 1,19 Сравнительный пример 1-9 C1 a 2,0 2,2 0,98 1,03 1,72 1,64 1,09 Пример по настоящему изобретению 1-10 C2 a 3,4 1,7 0,98 1,38 2,41 1,95 1,10 Пример по настоящему изобретению 1-11 C3 a 0,8 6,7 0,98 2,10 3,87 3,46 1,18 Сравнительный пример 1-12 C4 a 1,3 7,8 0,98 2,87 5,27 4,61 1,19 Сравнительный пример 1-13 D1 a 8,6 4,8 0,98 0,73 1,15 1,21 1,07 Пример по настоящему изобретению 1-14 D2 a 6,7 0,3 0,98 1,10 2,08 1,61 1,11 Пример по настоящему изобретению 1-15 D3 a 9,3 1,6 0,98 1,93 3,05 3,35 1,13 Пример по настоящему изобретению 1-16 D4 a 1,7 5,5 0,98 2,91 4,68 4,20 1,18 Сравнительный пример 1-17 A1 b 8,4 2,0 1,76 0,98 1,53 1,74 1,07 Пример по настоящему изобретению 1-18 A4 b 6,7 0,3 1,76 3,22 4,67 5,26 1,15 Пример по настоящему изобретению 1-19 B1 b 9,3 1,6 1,76 0,94 1,66 1,39 1,06 Пример по настоящему изобретению 1-20 B4 b 6,7 1,9 1,76 3,55 5,37 6,34 1,19 Сравнительный пример 1-21 C1 c 2,0 2,2 2,61 1,15 1,89 1,64 1,05 Пример по настоящему изобретению 1-22 C4 c 3,4 1,7 2,61 3,13 5,04 5,45 1,11 Пример по настоящему изобретению 1-23 D1 d 2,0 0,6 1,21 0,87 1,49 1,24 1,08 Пример по настоящему изобретению 1-24 D4 d 1,5 5,0 1,21 2,58 4,13 5,01 1,18 Сравнительный пример 1-25 C1 e 2,0 2,2 3,32 1,01 1,74 1,80 1,18 Сравнительный пример 1-26 C3 e 3,4 1,7 3,32 2,13 3,71 3,82 1,17 Сравнительный пример 1-27 D1 e 0,8 6,7 3,32 0,83 1,37 1,29 1,18 Сравнительный пример 1-28 D3 e 1,3 7,8 3,32 1,92 3,31 3,12 1,16 Сравнительный пример 1-29 A1 f 8,6 2,0 47,33 1,06 1,81 1,72 1,16 Сравнительный пример 1-30 A3 f 6,7 0,3 47,33 2,20 4,12 3,88 1,16 Сравнительный пример 1-31 B1 f 9,3 1,6 47,33 0,88 1,55 1,43 1,17 Сравнительный пример 1-32 B3 f 6,7 0,3 47,33 2,66 4,68 4,83 1,18 Сравнительный пример

[0058]

Основываясь на приведенных выше результатах, можно ясно видеть, что в ленточном сердечнике настоящего изобретения каждый из размеров кристаллического зерна Dpx, Dpy и Dpz шихтованного листа анизотропной электротехнической стали составлял 2W или меньше, так что ленточный сердечник имел свойства низких магнитных потерь.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0059]

В соответствии с настоящим изобретением в ленточном сердечнике, формируемом путем шихтовки изогнутых стальных листов, можно эффективно минимизировать ухудшение эффективности сердечника.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0060]

1 - лист анизотропной электротехнической стали

2 - шихтованная структура

3 - угловая часть

4 - первая плоская часть (плоская часть)

4a - вторая плоская часть (плоская часть)

5 - изогнутая часть

6 - соединительная часть

10 - основная часть ленточного сердечника

Изобретение относится к ленточным сердечникам. Ленточный сердечник имеет основную часть, полученную путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали на виде сбоку, при этом лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении, причем по меньшей мере в одной изогнутой части размер кристаллического зерна Dpx в листе анизотропной электротехнической стали составляет 2W или меньше, где W является шириной изогнутой части на виде сбоку (мм). Технический результат заключается в минимизации ухудшения эффективности за счет комбинации формы металлического сердечника посредством используемого стального листа. 3 н.п. ф-лы, 5 табл., 8 ил.

1. Ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

в котором изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

причем листы анизотропной электротехнической стали имеют химический состав, содержащий

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0% с остатком из Fe и примесей, и

имеют текстуру, ориентированную в ориентации Госса, и

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpx (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше,

где Dpx (мм) представляет собой среднее значение Dp (мм) в соответствии со следующей формулой (1),

Dc (мм) является средним размером кристаллического зерна в направлении, в котором проходит граничная линия на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть,

Dl (мм) является средним размером кристаллического зерна на границе в направлении, перпендикулярном к направлению, в котором проходит граничная линия на границе,

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку, и

среднее значение Dp представляет собой среднее значение Dp на внутренней стороне и Dp на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dp на внутренней стороне и Dp на внешней стороне другой плоской части:

Dp=√(Dc×Dl/π) (1).

2. Ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

в котором изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

в котором листы анизотропной электротехнической стали имеют химический состав, содержащий

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0% с остатком из Fe и примесей, и

имеют текстуру, ориентированную в ориентации Госса, и

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpy (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше,

где Dpy - среднее значение Dl,

Dl (мм) является средним размером кристаллического зерна в направлении, перпендикулярном к направлению, в котором проходит граничная линия на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть,

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку, и

среднее значение Dl представляет собой среднее значение Dl на внутренней стороне и Dl на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dl на внутренней стороне и Dl на внешней стороне другой плоской части.

3. Ленточный сердечник, имеющий основную часть ленточного сердечника, получаемую путем шихтовки множества многоугольных кольцевых листов анизотропной электротехнической стали в направлении толщины листа на виде сбоку,

причем лист анизотропной электротехнической стали имеет плоские части и изогнутые части, которые непрерывно чередуются в продольном направлении,

в котором изогнутая часть на виде сбоку имеет внутренний радиус r кривизны 1 мм или больше и 5 мм или меньше,

в котором листы анизотропной электротехнической стали имеют химический состав, содержащий

в массовых процентах:

Si: от 2,0 до 7,0% с остатком из Fe и примесей, и

имеют текстуру, ориентированную в ориентации Госса, и

по меньшей мере в одной из изогнутых частей размер кристаллического зерна Dpz (мм) шихтованного листа анизотропной электротехнической стали равен 2W или меньше,

где Dpz является средним значением Dc,

Dc (мм) является средним размером кристаллического зерна в направлении, в котором проходит граничная линия на соответствующих границах между изогнутой частью и двумя плоскими частями, между которыми размещена изогнутая часть,

W (мм) является шириной изогнутой части на виде сбоку, и

среднее значение Dc представляет собой среднее значение Dc на внутренней стороне и Dc на внешней стороне одной плоской части между двумя плоскими частями и Dc на внутренней стороне и Dp на внешней стороне другой плоской части.