带有绝缘被膜的电磁钢板及其制造方法、使用该电磁钢板而成的变压器的铁芯、变压器以及变压器的介质损耗的减少方法技术

一种带绝缘被膜的电磁钢板，在用于变压器的铁芯时能够减少变压器的介质损耗。一种带有绝缘被膜的电磁钢板，在电磁钢板表面的至少单面具有1000Hz下的介电常数为15.0以下且介质损耗角正切为20.0以下的绝缘被膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有绝缘被膜的电磁钢板及其制造方法、使用该电磁钢板而成的变压器的铁芯、变压器以及变压器的介质损耗的减少方法
本专利技术涉及带有绝缘被膜的电磁钢板及其制造方法、使用该电磁钢板而成的变压器的铁芯、变压器及变压器的介质损耗的减少方法。其中，本专利技术涉及介电特性优异即具有低介质损耗的绝缘被膜的电磁钢板，特别涉及具有上述绝缘被膜的取向性电磁钢板。
技术介绍
电磁钢板是作为旋转器、静态器的铁芯坯材广泛利用的软磁性坯材。尤其是取向性电磁钢板是作为变压器、发电机的铁芯坯材使用的软磁性坯材，具有铁的易磁化轴即＜001＞位向与钢板的轧制方向高度一致的结晶组织。这样的集合组织在取向性电磁钢板的制造工序中在二次再结晶退火时被称为所谓的Goss位向的(110)〔001〕位向的晶粒优先生长，通过二次再结晶而形成。一般而言，对取向性电磁钢板从与钢板相接一侧起实施由以镁橄榄石为主体的被膜层以及以硅磷酸盐玻璃为主体的绝缘被膜层的双层构成的绝缘被膜。硅磷酸盐玻璃被膜层具有赋予绝缘性、加工性和防锈性等的目的。但是，由于玻璃和金属的密合性低，所以通常以镁橄榄石为主体的陶瓷被膜层形成于上述玻璃被膜层与钢板之间。这些被膜层在高温下形成，并且与钢板比较，具有较低的热膨胀率，因此，下降到室温时的钢板与绝缘被膜之间的热膨胀率的差异对钢板赋予张力，具有减少铁损的效果。例如，如专利文献1记载，期望尽可能地将8MPa以上这样高张力赋予钢板。为了满足这样的要求，以往提出了各种玻璃质被膜。例如，专利文献2中提出了以磷酸镁、胶体二氧化硅及铬酸酐为主体的被膜，另外，专利文献3中提出了以磷酸铝、胶体二氧化硅和铬酸酐为主体的被膜。取向性电磁钢板的主要用途的变压器的铁芯是通过层叠多个钢板而形成。在使铁芯励磁时，在钢板内部产生感应电流，该电流以焦耳热的形式损失。其一般称为涡流损耗。为了减少这样的损失，取向性电磁钢板以0.30mm以下，根据情况以0.20mm以下的非常薄的厚度使用。在层叠的钢板间有电流流通时，会使将钢板变薄的效果抹掉，因此，对钢板表面的被膜要求高绝缘性。将属于导体的钢板和形成于其表面的绝缘体(绝缘被膜)层叠多层的状态可被看成是一种电容器。一层一层的静电电容虽然是几乎能够忽略的程度，但成为大型变压器时，层叠个数也变得非常多，由此作为整体具有相当大的静电电容，储藏于变压器的静电能量也变大。储藏于变压器的静电能量最终作为热能被释放，成为介质损耗(以下也称为介损)，会导致能量损失。该损耗是作为结构系数(buildingfactor)[实际变压器损失(铁损)和坯材(构成该变压器的铁芯的电磁钢板)的损失(铁损)的比]的劣化而表现。为了避免该现象，有时也进行将层叠的钢板的一部分绝缘释放的处理。然而，由于这样的处理会增大涡流损耗，所以优选尽量不进行。因此，本专利技术人等研究了通过适当地控制绝缘被膜的介电特性而避免该损失。虽然在半导体的领域中在进行低介电常数层间绝缘膜(Low－k膜)之类的研究开发，但是电磁钢板的领域中目前为止还不存在与本专利技术相同目的的专利技术。作为利用被膜的介电特性的专利技术，可以举出专利文献4。然而，专利文献4通过使用介质损耗大的被膜而促使发热(损耗)，将所层叠的钢板热粘接。即，可以说专利文献4所公开的专利技术是与本专利技术的中心思想相违背的专利技术。另外，作为着眼于构成变压器的部件的介电特性的技术，例如可举出专利文献5、6。但是，专利文献5、6记载的技术是适当地控制卷线、线轴的绝缘部件的介电特性而提高其绝缘性的技术，并不是适当地控制铁芯坯材的介电特性。专利文献1:日本特开平8－67913号公报专利文献2:日本特开昭50－79442号公报专利文献3:日本特开昭48－39338号公报专利文献4:日本特开平11－187626号公报专利文献5:国际公开第2016/059827号专利文献6:日本特开2000－164435号公报
技术实现思路
本专利技术提供一种在用作变压器的铁芯的坯材的情况下能够减少变压器的介质损耗的带绝缘被膜的电磁钢板。另外，本专利技术的目的在于提供一种上述带绝缘被膜的电磁钢板的制造方法、使用带上述绝缘被膜的电磁钢板而得到的变压器的铁芯和变压器以及变压器的介质损耗的减少方法。本专利技术人等首先测定了用以往方法制造的取向性电磁钢板的介电特性，由此开始进行研究。如下制备试件。首先，将利用公知的方法制造的板厚：0.23mm的已完成成品退火的取向性电磁钢板切断为100mm×100mm的大小，除去未反应的退火分离剂后，进行去应力退火(800℃，2小时，N2气氛)。此时，在上述钢板的表面形成以镁橄榄石为主体的被膜层(镁橄榄石被膜层)。在5质量％磷酸水溶液轻酸洗后，将专利文献2所记载的涂布处理液涂布于具有上述镁橄榄石被膜层的钢板的表面而形成绝缘被膜层，制造带有被膜的电磁钢板。然后，将通过酸洗除去钢板单面的绝缘被膜的钢板作为试件。具体而言，在所制造的带绝缘被膜的电磁钢板的试样的单面(整面)，贴付腐蚀防止胶带后，通过在110℃的25质量％NaOH水溶液中浸渍10分钟左右，从而除去没有贴附腐蚀防止胶带一侧的面的绝缘被膜，将其作为试件。在上述试件的具有绝缘被膜的一侧的表面安装电极，使用KeysightTechnologies公司制LCR测量仪“E4980A”，以静电电容方式在室温(26℃)下、在测定频率50Hz－1MHz的范围内测定绝缘被膜的介电特性。应予说明，绝缘被膜的各层的厚度是镁橄榄石被膜层为2.0μm、硅磷酸盐绝缘被膜层为2.0μm，合计4.0μm。将测定的绝缘被膜的介电常数(εr)示于图1，将介质损耗角正切(tanδ)示于图2。虽然在低频下测定值的差别大，但是在1000Hz下的测定值的差别小，几乎是可以忽略的程度，由此通过1000Hz下的介电常数、介质损耗角正切来评价材料的介电特性。应予说明，对于仅具有没有绝缘被膜层的镁橄榄石被膜层的取向性电磁钢板的试样，不能保持被膜的绝缘性，无法测定介电特性。通过如此，发现能够测定绝缘被膜的介电特性，所以，接下来，本专利技术人等对于控制绝缘被膜的介电特性的方法进行了反复深入的研究。其结果是发现了在构成绝缘被膜的绝缘被膜层中含有顺电体或者含有中空陶瓷粒子，则能够控制绝缘被膜的介电特性。作为一个例子，在专利文献2所记载的涂布处理液添加日辉触媒化成株式会社制纳米中空二氧化硅“Thrulya”5质量％，与上述相同地将其涂布于具有镁橄榄石被膜层的钢板的两面，形成绝缘被膜层，制造带有绝缘被膜的电磁钢板。然后，通过酸洗，除去了钢板单面的绝缘被膜，制备试样。对于该试样，利用与上述相同的方法，测定绝缘被膜的介电特性。将结果示于图3、图4。可知上述包含纳米中空二氧化硅的绝缘被膜与以往方法(专利文献2)的绝缘被膜比较，在50Hz－1MHz的整个范围内为低介电常数、低介质损耗角正切。并且，发现将具有这样的低介电常数、低介质损耗角正切的带有绝缘被膜的电磁钢板用作大型变压器的铁芯材料的情况下，具有介质损耗减少，改善变压器的损失的效果，从而完成了本专利技术。即，本专利技术具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带绝缘被膜的电磁钢板，在电磁钢板表面的至少单面具有1000Hz的介电常数为15.0以下且介质损耗角正切为20.0以下的绝缘被膜。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180530 JP 2018-1030461.一种带绝缘被膜的电磁钢板，在电磁钢板表面的至少单面具有1000Hz的介电常数为15.0以下且介质损耗角正切为20.0以下的绝缘被膜。


2.根据权利要求1所述的带绝缘被膜的电磁钢板，其中，
所述绝缘被膜具有包含中空陶瓷粒子的绝缘被膜层。


3.根据权利要求1所述的带绝缘被膜的电磁钢板，其中，
所述绝缘被膜具有包含在1MHz下的介质损耗系数为0.10以下的低介质损耗物质的绝缘被膜层。


4.一种带绝缘被膜的电磁钢板的制造方法，是权利要求2所述的带绝缘被膜的电磁钢板的制造方法，
使用含有中空陶瓷粒子的绝缘被膜层形成用处理液，将该处理液涂布于电磁钢板的表面或具有镁橄榄石被膜层的电磁钢板的表面，进行烧结处理。


5.一种带绝缘被膜的电磁钢板的制造方法，是权利要求3所述的带绝缘被膜的电磁钢板的制造方法，
使用含有所述低介质损耗物质的绝缘被膜层形成用处理液，将该处理液涂布于电磁钢板的表面或具有镁橄榄石被膜层的电磁钢板的表面，进行烧结处理。


6.一种带绝缘被膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺岛敬，国府花梨，渡边诚，高宫俊人，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP