本發(fā)明涉及變壓器等的鐵芯材料中使用的取向性電磁鋼板及其制造方法以及變壓器噪聲特性的預(yù)測方法，特別是涉及變壓器噪聲小的取向性電磁鋼板及其制造方法、以及使用該取向性電磁鋼板的變壓器的噪聲特性的預(yù)測。

背景技術(shù)：

變壓器(transformer)在其鐵芯(core)中使用將取向性電磁鋼板層疊而得到的鐵芯(層疊鐵芯)、或者將取向性電磁鋼板卷繞而得到的鐵芯(卷繞鐵芯)是普遍的。作為變壓器所要求的重要特性，可以列舉：鐵損(無負荷損失)特性及勵磁電流特性優(yōu)良。此外，最近，從對設(shè)置變壓器的周邊環(huán)境的考慮等出發(fā)，噪聲特性優(yōu)良、即噪聲低也變得重要。

已知變壓器的噪聲大大依賴于用于鐵芯的電磁鋼板的磁致伸縮特性。另外，如非專利文獻1中所公開的那樣，已知取向性電磁鋼板的磁致伸縮特性由鋼板所具有的磁通密度b8(磁場的強度800a/m下的磁通密度)決定，b8越高，則磁致伸縮(磁致伸縮振幅)越小。在非專利文獻2中公開了通過使用減小了該磁致伸縮振幅的電磁鋼板來減小實際的變壓器的噪聲水平的例子。即，為了制造低噪聲變壓器，將磁致伸縮振幅小的取向性電磁鋼板用于鐵芯是普遍的。

除了磁通密度以外，在專利文獻1、2和3等中進行了減小磁致伸縮(磁致伸縮振幅λ)的研究。

另外，作為除了磁致伸縮振幅以外對噪聲產(chǎn)生影響的磁致伸縮特性，在專利文獻4中記載了：關(guān)注于磁致伸縮振動的速度波形，對該速度波形進行頻率分析并實施聽覺補正而得到的參數(shù)、即著眼于磁致伸縮的速度成分所具有的高次諧波成分的參數(shù)對于減小變壓器噪聲是有效的。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-2334號公報

專利文獻2：日本特開2009-231477號公報

專利文獻3：日本特開2001-181803號公報

專利文獻4：日本特開2009-236904號公報

非專利文獻

非專利文獻1：ieeetransactions8(1972)p.677

非專利文獻2：電氣學(xué)會技術(shù)報告第616號“靜止器的噪聲對策技術(shù)的現(xiàn)狀及其動向(靜止器の騒音対策技術(shù)の現(xiàn)狀とその動向)”、電氣學(xué)會、1996年

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

已知在使用磁通密度b8高的取向性電磁鋼板、應(yīng)用專利文獻1～3等中公開的磁致伸縮減小技術(shù)而制造的取向性電磁鋼板來制造多臺變壓器的情況下，該變壓器的噪聲值與b8低的取向性電磁鋼板、未應(yīng)用專利文獻1～3等的現(xiàn)有磁致伸縮減小技術(shù)的取向性電磁鋼板相比，在整體上可以得到低噪聲值的變壓器。

但是，噪聲偏差大等，未必可以得到如期效果。

此外，為了滿足近年來的環(huán)境重視型的社會中所要求的變壓器噪聲水平，利用現(xiàn)有技術(shù)還不能進行應(yīng)對。

另外，在利用專利文獻4中記載的參數(shù)對磁致伸縮特性和變壓器噪聲進行整理的情況下，即使參數(shù)值相同，變壓器噪聲也經(jīng)常不同，對于作為變壓器噪聲低的取向性電磁鋼板的選擇指標而言是不充分的。

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)的，其目的在于提出實機變壓器的噪聲特性優(yōu)良的取向性電磁鋼板并且提出其有利的制造方法。

用于解決問題的方法

發(fā)明人在對可以進一步減小實機變壓器的噪聲的取向性電磁鋼板進行研究時，為了找出利用以往的磁致伸縮特性參數(shù)不能充分說明變壓器噪聲的問題的原因而反復(fù)進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為對變壓器的噪聲特性產(chǎn)生影響的取向性電磁鋼板的因素，除了以往已知的磁通密度b8、磁致伸縮振動的速度成分所具有的高次諧波成分以外，磁致伸縮振動的速度變化(加速或減速的頻率、程度)比以往已知的參數(shù)更顯著地對變壓器噪聲產(chǎn)生影響。

具體而言，查明了：通過將磁致伸縮振動的速度變化行為設(shè)定為以下的條件，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更好地減小變壓器噪聲。

1)在磁致伸縮的速度級：dλ/dt下，加速或減速點在磁致伸縮振動1個周期內(nèi)為4個

2)磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的速度級的變化以相鄰的極大值與極小值之差計為3.0×10^-4秒^-1以下

另外發(fā)現(xiàn)，為了將磁致伸縮振動的速度變化行為限制于上述條件內(nèi)，對鎂橄欖石覆膜和張力涂層的張力進行控制是有效的。

具體而言，如下所述。

1)鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的表背差小于0.5mpa

2)鎂橄欖石覆膜的張力的表背差為0.5mpa以上

而且，覆膜的張力控制方法如下所述。

1)鎂橄欖石覆膜的張力調(diào)節(jié)手段是對脫碳退火時的鋼板表背面的內(nèi)部氧化層的形成條件、退火分離劑的種類和涂布量、以及在最終完工退火之前進行的電沉積處理中的電沉積量中的至少任意一個進行變更。

2)絕緣涂層的張力調(diào)節(jié)手段通過變更絕緣涂層的膜厚和/或組成來實施。

以下，對導(dǎo)出該見解的實驗結(jié)果進行說明。

＜實驗1＞

首先，對加速或減速點與變壓器噪聲的關(guān)系進行了調(diào)查。在最初的研究中，為了使磁致伸縮特性發(fā)生變化，使高次諧波重疊于勵磁電壓。使用0.27mm的取向性電磁鋼板，組裝成300kva的實機變壓器，在50hz、1.7t下評價噪聲。圖1中示出磁致伸縮振動的速度級的一例。在此，考慮到在重復(fù)進行加速或減速的同時進行振動可能成為使噪聲增大的原因，對磁致伸縮振動1個周期中的加速或減速點的頻率與噪聲的關(guān)系進行了調(diào)查。在頻率：50hz下進行評價，因此，1個周期的間隔為0.02秒。在圖中，觀察到8個加速或減速點，但在磁致伸縮振動為理想的正弦波的情況下，加速或減速點(dλ/dt＝0)為4個，因此，加速或減速點的最小值為4個。

圖2中示出加速或減速點的數(shù)量與實機變壓器噪聲的關(guān)系。由此明確了：由于點數(shù)的增加，噪聲顯示出增加的傾向，需要將加速或減速點的數(shù)量設(shè)定為最小值即4個。

接著，對磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域中的速度變化的影響進行了調(diào)查。在此，作為速度變化的評價參數(shù)，對相鄰的極大值與極小值之差進行了調(diào)查(參照圖3)。在此關(guān)注的是加速/減速區(qū)域內(nèi)的各自的速度變化，不包含跨越兩個區(qū)域的情況下的速度變化。

在磁致伸縮波形1個周期中，如圖3所示，存在多個極大值和極小值。

進而，將對相鄰的極大值與極小值的磁致伸縮的速度級之差(速度級變化量)的最大值與實機變壓器噪聲的關(guān)系進行調(diào)查而得到的結(jié)果示于圖4中。由該圖可知，在變化量的最大值為3.0×10^-4秒^-1以下的情況下，可以得到良好的實機變壓器的噪聲特性。

在上述實驗中，對速度級變化量的最大值與噪聲的關(guān)系進行了調(diào)查，接著，以使最大的速度級變化量為基本相同的3.0×10^-4秒^-1、但速度級變化點的數(shù)量不同的方式，使高次諧波重疊于勵磁電壓，進一步對速度級變化點數(shù)與噪聲值的關(guān)系進行了調(diào)查。速度級變化點為圖3所示的星號的位置中以下中的任一點：

1)加速比例從增加變化為減少，

2)加速比例從減少變化為增加，

3)減速比例從增加變化為減少，

4)減速比例從減少變化為增加。

圖5中示出對上述調(diào)查中得到的速度級變化點的數(shù)量與噪聲值的關(guān)系進行評價而得到的結(jié)果，可知，速度級變化量的最大值為約3.0×10^-4秒^-1時，小于該值的速度變化不會對噪聲特性產(chǎn)生大的影響。

由以上的結(jié)果明確了：為了改善實機變壓器的噪聲特性，以下條件是重要的：

5)在磁致伸縮的速度級：dλ/dt下，將加速或減速點在磁致伸縮振動1個周期內(nèi)設(shè)定為4個，

6)在磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)，將相鄰的速度級變化點的速度級變化量設(shè)定為3.0×10^-4秒^-1以下。

另外，在對改善磁致伸縮特性的手段進行研究的基礎(chǔ)上，新的見解明確了：相鄰的速度級變化點的速度級變化量中，小的速度級變化量的數(shù)量增加的影響對于噪聲特性是極輕微的，但另一方面，最大速度級變化量的影響是極大的，因此，重要的是減小最大速度級變化量。

＜實驗2＞

接著，進行了控制磁致伸縮特性的具體方法的研究。

首先，一般認為磁致伸縮特性根據(jù)覆膜張力而發(fā)生變化，因此，對覆膜張力的影響進行了調(diào)查。

在利用公知的方法制造的0.23mm厚的脫碳退火板的單側(cè)面上，以0～3mg/m²的范圍電沉積cu，然后，將相對于100質(zhì)量份mgo配合有5質(zhì)量份tio2的退火分離劑以各面為7g/m²涂布到表背面上，干燥后，以10℃/小時的升溫速度在1220℃×5小時的條件下進行最終完工退火。然后，除去未反應(yīng)退火分離劑，將包含60％的膠態(tài)二氧化硅和磷酸鋁的絕緣涂層以各面為5.0～9.0g/m²涂布到表背面上，在850℃下進行燒結(jié)。

磁致伸縮振動可以利用應(yīng)變計法、激光位移計、激光多普勒振動計來測定，但從簡便的觀點考慮，在此使用激光多普勒振動計來評價磁致伸縮振動特性。

表1中分別示出了cu電沉積量、絕緣涂層涂布量、鎂橄欖石覆膜的表背張力差、絕緣涂層的表背張力差、磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的加速或減速點、磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的速度級變化點的速度級變化量。

圖6、7中示出了鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的表背張力差與磁致伸縮特性的關(guān)系。明確了：對于磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的加速或減速點，鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的表背張力差的影響沒有確認到差異，但對相鄰的速度級變化點的速度級變化量產(chǎn)生的影響因鎂橄欖石覆膜的表背張力差和絕緣涂層的表背張力差而有所不同，鎂橄欖石覆膜的表背張力差對磁致伸縮特性改善效果更大。

需要說明的是，絕緣涂層的軋制方向的張力如下計算：在切出軋制直角方向：280mm×軋制方向：30mm的樣品后，除去單面的張力涂層，測定其除去前后的鋼板翹曲量而得到翹曲量，將該翹曲量用以下的換算式進行張力換算。

換算式

σ：覆膜張力(mpa)

e：鋼板的楊氏模量＝143(gpa)

l：翹曲測定長度(mm)

a1：除去前的翹曲量(mm)

a2：除去后的翹曲量(mm)

d：鋼板厚度(mm)

對于另一面的覆膜的張力，也使用相同制品的其他樣品，通過同樣的方法求出。另外，關(guān)于鎂橄欖石覆膜的軋制方向的張力，在切出軋制直角方向：280mm×軋制方向：30mm的樣品后，除去兩面的絕緣涂層，測定鋼板翹曲量，然后，除去單側(cè)的鎂橄欖石覆膜，再次測定翹曲量，將其翹曲量差用換算式進行張力換算。

由以上的測定結(jié)果明確了：通過對鎂橄欖石覆膜、絕緣涂層都賦予0.5mpa以上的表背面的張力差，磁致伸縮特性得到改善。在表背存在張力差會使鋼板產(chǎn)生翹曲。將該鋼板放置在平坦的面上時，翹曲被矯正的同時，對整個鋼板賦予應(yīng)力。發(fā)明人認為，該應(yīng)力使磁致伸縮特性朝良好的方向發(fā)生變化。

另外，在鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層中，張力差對磁致伸縮特性產(chǎn)生的影響不同會使磁致伸縮對應(yīng)力的靈敏度高，因此，在上述的張力評價方法中不能評價的微小的應(yīng)力分布差等有可能帶來影響。

作為對整個鋼板賦予應(yīng)力的方法，有以下說明的方法。一般而言，最終完工退火在將鋼板卷繞成卷材狀的狀態(tài)下進行。在退火結(jié)束時，發(fā)生卷材的曲率半徑的量的鋼板翹曲。通常，該翹曲在之后的平坦化退火中被消除，但其是使該鋼板的翹曲殘留的方法。

接著，對利用鋼板的翹曲的磁致伸縮特性改善進行了研究。在通過目前為止公知的方法制造的脫碳退火板上，將相對于100質(zhì)量份mgo配合有5質(zhì)量份tio2的退火分離劑以各面為7g/m²涂布到表背面上，干燥后，以10℃/小時的升溫速度在1220℃×5小時的條件下進行最終完工退火。然后，除去未反應(yīng)退火分離劑，將包含60％的膠態(tài)二氧化硅和磷酸鋁的絕緣涂層以各面為5.0g/m²涂布到表背面上，將燒結(jié)溫度設(shè)定為750～850℃來進行燒結(jié)。然后，測定鋼板翹曲量，對翹曲量與磁致伸縮特性的關(guān)系進行評價。圖8、9中示出鋼板翹曲量與磁致伸縮特性的關(guān)系。

磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的加速或減速點數(shù)、相鄰的速度級變化點的速度級變化量均朝對噪聲不優(yōu)選的方向使磁致伸縮特性發(fā)生變化。發(fā)明人對于鋼板的翹曲與鎂橄欖石覆膜張力、絕緣涂層的傾向不同的原因考慮如下。

通常，鋼板被連續(xù)卷繞而成為卷材狀，因此，鋼板的曲率半徑并不恒定而是連續(xù)地變化。因此，起因于鋼板的曲率半徑的鋼板的翹曲量也一點一點地連續(xù)地變化。認為由于該連續(xù)的變化而不能對整個鋼板賦予均勻的應(yīng)力，磁致伸縮特性的變化不同。

但是，對鋼板的表背賦予張力差而賦予應(yīng)力有可能導(dǎo)致鐵損的大幅劣化，因此，以往并不采用。

發(fā)明人對于實驗2的樣品進行磁測定，對鐵損劣化量進行評價。將其結(jié)果示于圖10，明確了：在使鎂橄欖石覆膜、絕緣涂層均產(chǎn)生0.5mpa以上的張力的表背差的情況下，鐵損仍然大幅劣化。

對于鐵損，鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的應(yīng)力差的影響是相同的。一般而言，關(guān)于對應(yīng)力的靈敏度，磁致伸縮特性高，因此認為，對于鐵損而言，微小的應(yīng)力分布差等沒有影響。

根據(jù)以上的結(jié)果可以說，從鐵損的觀點出發(fā)，優(yōu)選沒有翹曲量差，從磁致伸縮特性的觀點出發(fā)，優(yōu)選具有恒定的翹曲量差。

因此，作為兼顧鐵損與磁致伸縮的方法，關(guān)于鐵損，鎂橄欖石覆膜的張力與絕緣涂層的張力的影響相等，關(guān)于磁致伸縮特性，影響各不相同，關(guān)注于上述方面。

即認為，使鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的鋼板表背差小于0.5mpa并且在鋼板表背使鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的張力平衡發(fā)生變化時，在鋼板表背對磁致伸縮特性的影響程度不同，因此，磁致伸縮特性可能改善。

＜實驗3＞

將利用公知的方法進行至脫碳退火的0.3mm厚度的取向性電磁鋼板的脫碳退火板的表背面通過磨削而變更為單位面積氧量：1.2～2.0g/m²后，在濕h2氣氛中進行840℃、2分鐘的脫碳退火。

然后，將作為退火分離劑的形成mgo：100質(zhì)量份、tio2：5質(zhì)量份的配合比例的退火分離劑以各面為7g/m²涂布到表背面上，實施以10℃/小時的升溫速度在1180℃下均熱5小時的最終完工退火。然后，除去未反應(yīng)退火分離劑，將包含60％的膠態(tài)二氧化硅和磷酸鎂的絕緣涂層以各面為5.0～9.0g/m²涂布到表背面上，在850℃下進行燒結(jié)。在此，通過變更單位面積氧量和絕緣涂層單位面積重量的表背面平衡來變更鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層覆膜的張力。

利用與前述相同的方法，分別測定鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層合計張力的表背差、鎂橄欖石覆膜張力、絕緣涂層張力，對磁致伸縮特性、鐵損的關(guān)系進行調(diào)查。將其結(jié)果分別示于圖11、12、13中。

合計張力為鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層之和，因此，在合計張力差為-1.2mpa、鎂橄欖石覆膜張力差為0.5mpa的情況下，絕緣涂層的張力差為-1.7mpa。在這種情況下，如所期待的那樣，鎂橄欖石覆膜的磁致伸縮特性改善效果高，鎂橄欖石覆膜張力差以絕對值計為0.5mpa以上時，無論絕緣涂層的張力差為多少，都能夠確認到磁致伸縮特性改善(圖11、12)。

另一方面，關(guān)于鐵損，如圖13所示，合計的張力差以絕對值計小于0.5mpa時，顯示出良好的鐵損特性。

由以上實驗發(fā)現(xiàn)，關(guān)于鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力，只有在設(shè)定為其表背差小于0.5mpa、鎂橄欖石覆膜張力的表背差為0.5mpa以上的條件的情況下，才能夠兼顧鐵損與磁致伸縮特性。

綜上所述，為了得到減小變壓器噪聲的磁致伸縮特性，控制以下的方面是重要的。

1)在磁致伸縮的速度級：dλ/dt下，加速或減速點在磁致伸縮振動1個周期內(nèi)為4個

2)磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的速度級變化點的速度級變化量為3.0×10^-4秒^-1以下

3)關(guān)于鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力，其表背差小于0.5mpa

4)鎂橄欖石覆膜張力的表背差為0.5mpa以上

即，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。

1.一種取向性電磁鋼板，其為在表面具備鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層的取向性電磁鋼板，其特征在于，

上述取向性電磁鋼板的磁致伸縮特性滿足以下的條件i和ii，

上述鎂橄欖石覆膜與上述絕緣涂層的合計張力的表背差小于0.5mpa，

上述鎂橄欖石覆膜的張力的表背差為0.5mpa以上，

i在磁致伸縮的速度級：dλ/dt下，加速或減速點在磁致伸縮振動1個周期內(nèi)為4個；

ii磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的磁致伸縮的速度級變化點的速度級變化量為3.0×10^-4秒^-1以下。

2.一種取向性電磁鋼板的制造方法，其為制造上述1所述的取向性電磁鋼板的取向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，

具有：對鋼坯進行熱軋而得到熱軋板的工序；

根據(jù)需要對上述熱軋板實施熱軋板退火的工序；

然后，對上述熱軋板實施一次冷軋或夾著中間退火的兩次以上的冷軋而得到具有最終板厚的冷軋板的工序；

然后，對上述冷軋板實施脫碳退火而得到脫碳退火板的工序；

然后，在上述脫碳退火板的表面上涂布以mgo為主要成分的退火分離劑，然后，進行最終完工退火而得到形成有上述鎂橄欖石覆膜的最終完工退火板的工序；以及

然后，在上述最終完工退火板上涂布絕緣涂層處理液，然后，實施兼作燒結(jié)的平坦化退火而形成上述絕緣涂層的工序，

在形成上述鎂橄欖石覆膜和上述絕緣涂層時，將上述鎂橄欖石覆膜與上述絕緣涂層的合計張力的表背差調(diào)節(jié)為小于0.5mpa，將上述鎂橄欖石覆膜的張力的表背差調(diào)節(jié)為0.5mpa以上。

3.如上述2所述的取向性電磁鋼板的制造方法，其中，通過選自上述脫碳退火時的鋼板表背面的內(nèi)部氧化層的形成條件的變更、上述退火分離劑的種類的變更和涂布量的變更、以及在上述最終完工退火之前進行的電沉積處理中的電沉積量的變更中的至少一個變更來進行上述鎂橄欖石覆膜的張力的調(diào)節(jié)。

4.如上述2或3所述的取向性電磁鋼板的制造方法，其中，通過上述絕緣涂層的膜厚和/或組成的變更來進行上述絕緣涂層的張力的調(diào)節(jié)。

5.一種變壓器噪聲特性的預(yù)測方法，其為對使用在表面具備鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層的取向性電磁鋼板的變壓器的噪聲特性進行預(yù)測的方法，其特征在于，使用該變壓器的以下所示的磁致伸縮特性iii和磁致伸縮特性vi，

磁致伸縮特性iii：磁致伸縮的速度級：dλ/dt下的加速或減速點的磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的數(shù)量

磁致伸縮特性vi：磁致伸縮振動的加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的磁致伸縮的速度級變化點的速度級變化量。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠制造實機變壓器的噪聲特性更優(yōu)良的取向性電磁鋼板。另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠精度良好地對使用在表面具備鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層的取向性電磁鋼板的變壓器的噪聲特性進行測定。

附圖說明

圖1是表示磁致伸縮振動的速度級的一例的圖。

圖2是表示加速或減速點的數(shù)量與實機變壓器噪聲的關(guān)系的圖。

圖3是表示磁致伸縮振動的相鄰的速度級變化點的速度級變化量的圖。

圖4是表示速度級變化量的最大值與噪聲的關(guān)系的圖。

圖5是表示加速或減速點的數(shù)量與實機變壓器噪聲的關(guān)系的圖。

圖6是表示覆膜張力差與磁致伸縮特性(磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的加速或減速點數(shù))的關(guān)系的圖。

圖7是表示覆膜張力差與磁致伸縮特性(相鄰的速度級變化點的速度級變化量)的關(guān)系的圖。

圖8是表示鋼板翹曲量與磁致伸縮特性(磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的加速或減速點數(shù))的關(guān)系的圖。

圖9是表示鋼板翹曲量與磁致伸縮特性(相鄰的速度級變化點的速度級變化量)的關(guān)系的圖。

圖10是表示對實驗2的樣品進行磁測定并評價鐵損劣化量而得到的結(jié)果的圖。

圖11是表示各種鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的表背差(合計差)中的、鎂橄欖石覆膜的張力差與磁致伸縮特性(相鄰的速度級變化點的速度級變化量)的關(guān)系的圖。

圖12是表示各種鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的表背差(合計差)中的、鎂橄欖石覆膜的張力差與磁致伸縮特性(磁致伸縮振動1個周期內(nèi)的加速或減速點數(shù))的關(guān)系的圖。

圖13是表示各種鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的表背差(合計差)中的、鎂橄欖石覆膜的張力差與鐵損的關(guān)系的圖。

具體實施方式

以下，對本發(fā)明進行具體說明。

首先，對于本發(fā)明的構(gòu)成條件的限定理由進行說明。

1)已經(jīng)明確：對于實機變壓器的噪聲，磁致伸縮振動的速度變化比以往已知的參數(shù)更顯著地產(chǎn)生大的影響。

雖然理由尚不明確，但推測，為了在重復(fù)進行加速或減速的同時進行鋼板伸縮運動，需要更大的能量，因此，該伸縮能量增大成為噪聲增大的原因。

在此，在本發(fā)明中，在磁致伸縮的速度級：dλ/dt下，加速或減速點、即速度變化極大的加速或減速的產(chǎn)生次數(shù)在磁致伸縮振動1個周期內(nèi)限定為即使在理想的正弦波磁致伸縮振動也會發(fā)生的最小值4次。另外，對于加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的速度級變化點的速度級變化量，也優(yōu)選較小，限定為3.0×10^-4秒^-1以下。

需要說明的是，速度級變化量越小越好，但在工業(yè)上優(yōu)選為約1.0×10^-5秒^-1以上。

2)優(yōu)選將鋼板表背的軋制方向上的鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的表背差設(shè)定為小于0.5mpa，另一方面，將鎂橄欖石覆膜的張力的表背差設(shè)定為0.5mpa以上。需要說明的是，在本發(fā)明中，稱為張力的表背差的情況是指鋼板的表面的張力與鋼板的背面的張力之差的絕對值。

需要說明的是，鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的合計張力的表背差的下限并沒有特別限制，在工業(yè)上優(yōu)選為約0.1mpa。另外，鎂橄欖石覆膜與絕緣涂層的各自的表背張力差的上限并沒有特別限制，在工業(yè)上優(yōu)選為約10mpa。

在此，將鋼板兩面的鎂橄欖石覆膜張力和絕緣涂層的合計張力差限定為小于0.5mpa是因為，翹曲量變大時，由于導(dǎo)入的應(yīng)力而使鐵損劣化。另一方面，將鎂橄欖石覆膜的張力的表背差限定為0.5mpa以上是因為，通過使鎂橄欖石覆膜的張力在鋼板的表背產(chǎn)生差異，磁致伸縮特性大幅改善。

另外，將鋼板整體的張力的表背差設(shè)定為小于0.5mpa可以通過對鎂橄欖石覆膜張力少的一側(cè)賦予更高的絕緣覆膜張力來實現(xiàn)。認為在使鎂橄欖石覆膜的張力高的面與絕緣覆膜的張力高的面相反的情況下，由鎂橄欖石覆膜產(chǎn)生的翹曲的方向與由張力覆膜產(chǎn)生的翹曲的方向正相反，各自的磁致伸縮特性改善效果相互抵消。但是，各自的改善效果程度不同，因此，即使在相互抵消后，由鎂橄欖石覆膜產(chǎn)生的磁致伸縮改善效果也會殘留，因此磁致伸縮特性改善。

接著，對鎂橄欖石覆膜張力和絕緣覆膜張力的張力變更手段進行說明。關(guān)于這些方法，使用日本特開2009-235472、日本特開2009-235473等中記載的以往公知的方法即可。

首先，對鎂橄欖石覆膜張力的控制方法進行說明。原材料是利用通常的方法制造的取向性電磁鋼板的冷軋板。對于原材料成分、最終冷軋之前的制造條件，并沒有特別限定，利用以往公知的方法進行即可。接著，對冷軋板實施脫碳退火而制成脫碳退火板后，在該脫碳退火板的表面上涂布以mgo為主體的退火分離劑，然后，實施最終完工退火而形成鎂橄欖石覆膜。為了在鋼板的表背面變更鎂橄欖石覆膜的張力，通過以下的任一方法，在表背面使覆膜性狀發(fā)生變更。

首先，在前處理中進行磨削的情況下，以在表背面中磨削量不同的方式進行磨削。通常，以殘留單位面積氧量計設(shè)定為0.2g/m²以下，優(yōu)選對單面更劇烈地進行磨削，使得殘留單位面積氧量在表背面賦予0.05g/m²以上的差。另外，在前處理中進行電沉積處理的情況下，可以利用電沉積量賦予張力的表背差。作為電沉積物，例如如日本特開平9-87744中所公開的、將cu、ni、co和sn等金屬以在表背面對電沉積量賦予0.2mg/m²以上的差的方式以較高的量對卷材彎曲內(nèi)面?zhèn)冗M行電沉積。需要說明的是，這樣的電沉積處理不僅在脫碳退火前進行，而且也可以在脫碳退火后進行。

此外，在本發(fā)明中，作為退火分離劑，使用以mgo為主體的分離劑。此時，作為公知的添加物，可以使用包含ti、sb、mg、ca、sr、sn、b、na、k、cl、f、br等元素的化合物。

在此，為了在表背面改變鎂橄欖石覆膜張力，也可以利用這些添加物。即，以這些添加物量在表背面不同的方式進行添加時，鎂橄欖石覆膜張力也隨之發(fā)生變化。作為賦予張力的表背差的條件，根據(jù)添加物的種類而有所不同，若為ti、sb、mg、ca、sr、sn，則優(yōu)選形成以該金屬換算計每mgo：100質(zhì)量份中為約0.2質(zhì)量份的差異，另外若為b、na、k、cl、f、br，則優(yōu)選形成每mgo：100質(zhì)量份中為0.001質(zhì)量份以上的差異。

接著，對絕緣涂層的張力的控制方法進行說明。原材料是通過卷材退火使其二次再結(jié)晶而得到的取向性電磁鋼板的最終完工退火板。對于原材料成分，并沒有特別限定。最終完工退火通常以持續(xù)數(shù)天這樣的長時間來進行，因此，在卷繞成卷材的狀態(tài)下直接進行退火是通用的方法，在本發(fā)明中也優(yōu)選像以往那樣通過該方法來進行。

將該完工退火完成后的卷材在涂布絕緣涂層處理液之前利用水洗、磷酸酸洗對表面進行清潔化，這也可以是以往那樣的方法。然后，涂布絕緣涂層處理液。作為涂層，可以是以往的張力賦予型的涂層，但使提高了鎂橄欖石覆膜張力的面的相反面的絕緣涂層張力提高是本發(fā)明的要點。

在此，示出優(yōu)選的張力賦予型的涂層時，如下所述。通常，最經(jīng)常使用的涂層為磷酸鹽-二氧化硅系的涂層，但此時，作為涂層成分，優(yōu)選以固體成分比率計相對于膠態(tài)二氧化硅20質(zhì)量份配合約10質(zhì)量份～約80質(zhì)量份的選自al、mg、ca、fe和mn等的磷酸鹽中的一種或兩種以上。

磷酸鹽的比例過少時，耐吸濕性不充分，另一方面，過多時，膠態(tài)二氧化硅相對地減少，因此張力降低，鐵損降低效果減小。另外，為了改善吸濕性，也可以在其中配合合計為3～20質(zhì)量份的鉻酸酐和/或鉻酸化合物。進一步配合二氧化硅、氧化鋁等無機礦物粒子(粉末等)時，耐粘附性得到改善，因此，也可以使用這些物質(zhì)。為了不降低占空系數(shù)，配合量最大優(yōu)選設(shè)定為約1質(zhì)量份。

另外，最近，作為環(huán)境和諧型的涂層，也開發(fā)了不使用鉻的技術(shù)，但在使用該技術(shù)的情況下，配合mg、al、fe、bi、co、mn、zn、ca、ba、sr和ni等的金屬硫酸鹽、氯化物、膠態(tài)氧化物和硼酸鹽等來代替鉻酸酐、鉻酸化合物。配合量優(yōu)選設(shè)定為合計約3質(zhì)量份～約30質(zhì)量份。

在本發(fā)明中，作為絕緣涂層的張力的變更手段，有絕緣涂層的膜厚和/或組成的變更、即改變涂層的涂布量的方法、變更涂層的種類的方法等。關(guān)于涂層涂布量，以往以每單面為2～8g/m²、兩面合計為4～16g/m²的程度進行涂布，但即使在改變涂布量的情況下，兩面合計也優(yōu)選設(shè)定為與此相同。過多時，占空系數(shù)降低，磁特性劣化，過少時，張力降低，仍然得不到良好的磁特性。

另外，作為變更涂層的種類的方法，有例如像“ieeetransactionsonmagnetics,vol.mag-15,no.6,november1979”中公開的那樣變更磷酸鹽的種類、或者變更涂層的配比的方法。然后，在涂布涂層并干燥后，進行兼作燒結(jié)的平坦化退火。此時，重要的是控制退火溫度、對鋼板賦予的張力而盡量不殘留由完工退火引起的卷材彎曲。這是因為，該卷材彎曲殘留時，即使控制鎂橄欖石覆膜、絕緣涂層的張力而使其在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也不能得到期望的磁致伸縮特性。需要說明的是，在通過本發(fā)明的張力控制得到期望的磁致伸縮特性的情況下，卷材彎曲的影響是可以忽視的水平。

另外，在本發(fā)明中，通過使用在磁致伸縮的速度級：dλ/dt下加速或減速點、即在磁致伸縮振動1個周期內(nèi)速度變化極大的加速或減速的產(chǎn)生次數(shù)(磁致伸縮特性iii)以及在加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的速度級變化點的速度級變化量(磁致伸縮特性vi)，能夠預(yù)測使用取向性電磁鋼板的變壓器的噪聲特性。

以下，對加速或減速點測定方法的一例進行說明。

首先，為了使磁致伸縮特性發(fā)生變化，使高次諧波重疊于勵磁電壓。例如，使用0.27mm厚的取向性電磁鋼板，組裝成300kva的實機變壓器，在50hz、1.7t下測定噪聲。而且，對磁致伸縮振動1個周期中的加速或減速點的頻率進行計數(shù)時，可以求出加速或減速點(磁致伸縮特性iii)。需要說明的是，磁致伸縮振動可以利用應(yīng)變計法、激光位移計、激光多普勒振動計來測定，但從簡便的觀點出發(fā)，在本發(fā)明中優(yōu)選使用激光多普勒振動計來評價磁致伸縮振動特性。

接著，對于求出加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的速度級變化點的速度級變化量的方法進行說明。

本發(fā)明中，作為速度變化的評價參數(shù)，對相鄰的極大值與極小值之差進行調(diào)查。在此關(guān)注的是加速/減速區(qū)域內(nèi)的各自的速度變化，不包含跨越兩個區(qū)域的情況下的速度變化。

在磁致伸縮波形1個周期中，如上述圖3所示存在多個極大值和極小值。

進一步對相鄰的極大值與極小值的磁致伸縮的速度級之差(速度級變化量)的最大值進行調(diào)查，由此，可以求出本發(fā)明中的、加速區(qū)域或減速區(qū)域內(nèi)的相鄰的速度級變化點的速度級變化量(磁致伸縮特性vi)。

需要說明的是，速度變化點為圖3所示的星號的位置中以下中的任一點。

1)加速比例從增加變化為減少，

2)加速比例從減少變化為增加，

3)減速比例從增加變化為減少，

4)減速比例從減少變化為增加。

如上所述，通過測定磁致伸縮振動的速度變化行為，求出上述加速或減速的產(chǎn)生次數(shù)和上述速度級變化量，確認加速或減速的產(chǎn)生次數(shù)(磁致伸縮特性iii)的情況是否為4次、或者速度級變化量(磁致伸縮特性vi)的情況是否滿足3.0×10^-4秒^-1以下。

在磁致伸縮特性iii和磁致伸縮特性vi都滿足上述條件(即，磁致伸縮特性iii為4次，磁致伸縮特性vi為3.0×10^-4秒^-1以下)的情況下，變壓器的噪聲特性良好。

實施例

(實施例1)

使用利用公知的方法進行至脫碳退火的0.3mm厚度的成分不同的多個取向性電磁鋼板的脫碳退火板(將原材料a、b：成分組成示于表2中。需要說明的是，表中的％表示質(zhì)量％，ppm表示質(zhì)量ppm，余量為fe和不可避免的雜質(zhì))，將脫碳退火板的表背面分別通過磨削而使單位面積氧量變更為0.9～2.0g/m²，然后，在表背面上分別以0～0.4mg/m²的范圍電沉積ni，在濕h2氣氛中進行860℃、2分鐘的脫碳退火。

然后，將作為退火分離劑的形成mgo：100質(zhì)量份、tio2：5質(zhì)量份的配合比例的退火分離劑以各面為8g/m²涂布到表背面上，實施以10℃/小時的升溫速度在1200℃下均熱5小時的最終完工退火。

接著，除去剩余的退火分離劑，將表背上的絕緣覆膜的種類如表3所示進行變更。表3中記載的“磷酸鎂”是指形成磷酸鎂：50質(zhì)量％、膠態(tài)二氧化硅：40質(zhì)量％、鉻酸酐：9.5質(zhì)量％、二氧化硅粉末：0.5質(zhì)量％的配合比例的絕緣涂層處理液。另外，表3中記載的“磷酸鋁”是指形成磷酸鋁：50質(zhì)量％、膠態(tài)二氧化硅：40質(zhì)量％、鉻酸酐：9.5質(zhì)量％、二氧化硅粉末：0.5質(zhì)量％的配合比例的絕緣涂層處理液。將這些處理液按照以干燥質(zhì)量計單面分別為5～8g/m²的方式進行涂布，在300℃下干燥1分鐘后，在干n2氣氛中在850℃、2分鐘、賦予張力為13mpa的條件下進行平坦化退火，制成取向性電磁鋼板。

測定這樣得到的取向性電磁鋼板的磁特性和磁致伸縮特性，并且求出鋼板兩面的鎂橄欖石覆膜、絕緣張力、其合計張力的差。進而，制成以該電磁鋼板作為原材料的1000kva的變壓器，評價1.5t/60hz的噪聲特性。

將單位面積氧量等制造條件的詳細、鋼板張力、以及鐵損、磁致伸縮特性示于表3中。需要說明的是，表中的張力差是指張力的表背差的實際值，在與本發(fā)明的張力的表背差的規(guī)定進行比較時，以絕對值進行比較。

將以往的無張力差的no.1、no.6進行比較來說明原材料a、b的特征時，原材料b與原材料a相比，磁致伸縮特性參數(shù)大，并且鐵損特性也差。因此，對于以往被認為對磁致伸縮特性、鐵損產(chǎn)生影響的張力以外的參數(shù)(磁通密度、晶體取向等)，原材料a是更良好的值，應(yīng)用本技術(shù)之前的磁特性和磁致伸縮特性可以說原材料a是更優(yōu)良的。

從該表可知，在本發(fā)明范圍內(nèi)的no.3、no.5中，兼顧了變壓器噪聲的減小化和鐵損的降低化。另一方面，對于樣品no.7而言，覆膜張力在本發(fā)明的范圍內(nèi)，與發(fā)明范圍外的情況相比，雖然磁致伸縮特性得到一些改善，但原本的磁致伸縮特性(樣品no.6)差，磁致伸縮特性沒有改善至使噪聲特性達到良好的程度。

(實施例2)

使用利用公知的方法進行至脫碳退火的0.23mm厚度的成分不同的多個取向性電磁鋼板的脫碳退火板(將原材料c、d：成分組成示于表4中。需要說明的是，表中的％表示質(zhì)量％，ppm表示質(zhì)量ppm，余量為fe和不可避免的雜質(zhì))，將作為退火分離劑的形成mgo：100質(zhì)量份、tio2：4.5質(zhì)量份的配合比例的退火分離劑以各面為8g/m²涂布到表背面上，然后，將硼酸鈉的水溶液噴涂到表面和背面上，以使得相對于mgo：100質(zhì)量份、b和na分別為0～0.03質(zhì)量份的方式進行調(diào)節(jié)，對兩面進行涂布。然后，實施以120℃/小時的升溫速度在1200℃下均熱20小時的最終完工退火。

接著，除去剩余的退火分離劑，將形成磷酸鎂：50質(zhì)量％、膠態(tài)二氧化硅：40質(zhì)量％、鉻酸酐：9.5質(zhì)量％、二氧化硅粉末：0.5質(zhì)量％的配合比例的絕緣涂層處理液按照以干燥質(zhì)量計單面分別為5～10g/m²的方式進行涂布。進一步在250℃下干燥1分鐘后，在干n2氣氛中在820℃、2分鐘、賦予張力為15mpa的條件下進行平坦化退火，制成取向性電磁鋼板。

測定這樣得到的取向性電磁鋼板的磁特性和磁致伸縮特性，并且求出鋼板兩面的鎂橄欖石覆膜、絕緣張力、其合計張力的差。進而，制成以該電磁鋼板作為原材料的750kva的變壓器，評價1.6t/60hz的噪聲特性。

將相對于mgo：100質(zhì)量份的b量和na量等覆膜賦予條件的詳細、鋼板張力、以及鐵損、磁致伸縮特性示于表5中。需要說明的是，表中的張力差是指張力的表背差的實際值，在與本發(fā)明的張力的表背差的規(guī)定進行比較時，以絕對值進行比較。

與實施例1同樣地可知，將以往的無張力差的no.1、no.6進行比較來說明原材料c、d的特征時，原材料d與原材料c相比，磁致伸縮特性參數(shù)大，并且鐵損特性也差。因此，對于以往被認為對磁致伸縮特性、鐵損產(chǎn)生影響的張力以外的參數(shù)(磁通密度、晶體取向等)，原材料c是更適合的值，應(yīng)用本技術(shù)之前的磁特性和磁致伸縮特性可以說原材料c更優(yōu)良。

從該表可知，在本發(fā)明范圍內(nèi)的no.3、no.5中，兼顧了變壓器噪聲和鐵損。另一方面，對于樣品no.7而言，覆膜張力在本發(fā)明的范圍內(nèi)，與發(fā)明范圍外的情況相比，雖然磁致伸縮特性得到一些改善，但原本的磁致伸縮特性(樣品no.6)差，磁致伸縮特性沒有改善至使噪聲特性達到良好的程度。

另外可知，如no.8那樣使鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層的張力高的面相同時，由鎂橄欖石覆膜和絕緣涂層帶來的磁致伸縮改善效果不會被抵消，因此得到了改善噪聲水平的磁致伸縮特性，但在這種情況下，鋼板產(chǎn)生翹曲，因此，鐵損特性大幅劣化，沒有兼顧磁致伸縮與鐵損。