JP7614545B2 - 方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板製造装置、及び方向性電磁鋼板製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、方向性電磁鋼板と、方向性電磁鋼板製造装置と、方向性電磁鋼板製造方法とに関する。
本願は、２０２２年１月２０日に、日本国に出願された特願２０２２－００７４４２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

方向性電磁鋼板（以下、単に鋼板と呼ぶ場合がある）の表面に溝を形成する磁区制御プロセスが実用化されている。この磁区制御では、鉄損の低減と、高い耐繰返し曲げ特性と、発生し得る磁束密度低下の抑制と、の３つの性能因子が特に重要である。
すなわち、鋼板を曲げて巻きトランス鉄芯を製造する場合、鉄損を低減できれば、電力ロスが低減できる。また、耐繰返し曲げ特性を向上できれば、鋼板がその曲げ加工部で破断するリスクを低減できる。さらに、発生し得る磁束密度低下を抑制できれば、製造する巻きトランス鉄芯を小型化することができる。

例えば、方向性電磁鋼板の表面に溝を形成して鉄損を低減させる方法において、方向性電磁鋼板の磁化容易方向は圧延方向に一致しているため、溝の形成方向を、圧延方向に対して垂直な方向（すなわち板幅方向に平行な方向）にする場合、鉄損低減効果が最も高くなる。しかし、この場合、曲げ加工時の破断リスクが最も大きくなる。更に、溝は、同じ磁化力を印加した場合に発生し得る磁束密度を低下させる問題もある。
ここで、巻きトランス鉄心の重要な性能因子である鉄損の数値は、一般に、Ｗ１７／５０によって規定される数値が使われる。この数値は、交流周波数が５０Ｈｚである交流磁場によって鋼板内の磁束密度が１．７Ｔ（テスラ）になるまで強制的に磁化力を鋼板に印加した際の、鋼板単位重量（１ｋｇ）あたりの電力損失であり、Ｗ／ｋｇの単位で示される。

また、一定の磁化力を鋼板に印加した際に発生し得る磁束密度も、方向性電磁鋼板としての重要な性能因子であり、一般に、Ｂ８で規定される数値が使われる。この数値は、８００Ａ／ｍの磁化力を鋼板に印加した際に発生する磁束密度であり、Ｔ（テスラ）の単位で示される。

上記鉄損の観点ではＷ１７／５０の数値が低い方が好ましく、その一方で上記磁束密度の観点ではＢ８の数値が高い方が好ましい。そこで、これら数値を共に好ましいものとすべく、機械加工、またはエッチングによる化学的加工、あるいはレーザ光による加工を用いて、鋼板表面に連続溝を形成する方法が種々考案された。
例えばレーザ加工法では、１ｍ程度あるコイルの板幅方向を４～１０か所の区分に分割し、各部に対応する位置にレーザ加工装置を配置して連続溝を各部毎に形成する方法が知られている。また楕円スポット光を走査して溝を形成する方法も知られている。

国際公開第２０１６／１７１１２９号 国際公開第２０１７／１７１０１３号 国際公開第２０１６／１７１１３０号 国際公開第９７／０２４４６６号

例えば、上記特許文献１，２に開示される技術では、コイルの板幅方向に分割された各部の連続溝の形成方向を、圧延方向に対して傾斜させている。この場合、鋼板の耐曲げ特性は優れるが、鉄損低減効果が少ない。また連続的に溝を形成しているため、磁束密度の低下は避けられない。

また、上記特許文献３では、分割された各部での溝形成方向を、圧延方向に対してほぼ垂直としている。この場合、鉄損低減効果は高いが、耐曲げ特性が劣化する。また、磁束密度の低下も避けられない。
ここで、線状溝を板幅方向において４～５ヶ所程度の区分に分割する場合は、互いに隣接する線状溝間の部分の表面に、溝が形成されない箇所が形成される。そのため、溝が無い箇所での磁束密度低下は少ない。しかし、そのような箇所は板幅方向で数ヶ所しかないため、板全体で均一に磁束密度低下を抑制することはできない。なお、巻きトランス鉄芯に使用する鋼板は、その板幅方向において１００ｍｍ～３００ｍｍ程度に切断して使用するため、鋼板の幅方向における特性が均一であることが望ましい。

また、上記特許文献４には、方向性電磁鋼板の表面に凹みを、列をなすように形成する方法が開示されている。この場合、互いに隣接する凹み間には溝が形成されない（あるいは溝が浅い）ため、磁束が通過しやすく、板幅方向の各位置でほぼ均一な磁束密度の低下抑制が期待できる。しかし、各凹みの両端同士が互いに接して数珠つなぎとなる点列溝では、その形成方向（延在方向）を圧延方向に垂直とすると、鉄損改善効果が高いものの耐繰り返し曲げ特性が劣化する。
また、点列溝の形成方向を圧延方向に対して傾斜させると耐繰り返し曲げ特性は向上するが鉄損改善効果が低下するという問題がある。すなわち、従来の点列溝では、磁束密度の劣化代は抑えられても、鉄損抑制と耐繰り返し曲げ強度の両立は、連続溝の場合と同様に達成できなかった
よって、連続溝、あるいは従来の点列溝を形成する従来技術では、低い鉄損、高い耐繰り返し曲げ特性、及び高い磁束密度の３つ全てを同時に満足することはできなかった。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、方向性電磁鋼板の表面に溝を形成して鉄損を改善する磁区制御技術において、耐繰り返し曲げ加工性低下の抑制と、磁束密度低下の抑制と、鉄損の低減との３つの性能因子を同時に備える方向性電磁鋼板の提供を目的とする。また、この方向性電磁鋼板を製造可能とする、方向性電磁鋼板製造装置及び方向性電磁鋼板製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）すなわち、本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、
鋼板表面に沿って、圧延方向と、前記圧延方向に直交する板幅方向とを有する方向性電磁鋼板であって、
前記圧延方向が、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致しており、
前記鋼板表面に、前記板幅方向と交差する点列方向に沿って延在する点列溝を有し、
前記点列溝が、略楕円形の点状溝が複数、直線的に並んで構成され、
前記点状溝の長軸が、前記点列方向に対して交差しており、
前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］としたときに、下記（式４）を満たす。
－０．３≦（Ｄ／ｄｃ）≦０．２ …（式４）
ここで、前記間隔Ｄ［μｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。

（２）また、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板は、
鋼板表面に沿って、圧延方向と、前記圧延方向に直交する板幅方向とを有する方向性電磁鋼板であって、
前記圧延方向が、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致しており、
前記鋼板表面に、前記板幅方向と交差する点列方向に沿って延在する点列溝を有し、
前記点列溝が、複数の穴が直線的に連なって形成された点群溝が複数、直線的に並んで構成され、
前記点群溝の長軸が、前記点列方向に対して交差しており、
前記点列溝が前記板幅方向で２つ以上に分割されており、分割位置において互いに隣接する前記点列溝の端部間の前記板幅方向に沿った間隔をＤａ［ｍｍ］としたときに、下記（式９）を満たす。
－１０ｍｍ≦Ｄａ≦２ｍｍ …（式９）
ここで、前記間隔Ｄａ［ｍｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。

（３）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい。
前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１）～（式３）を満たす。
０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１）
０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式２）
｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式３）
（４）上記（２）に記載の方向性電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい。
前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１）～（式３）を満たす。
０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１）
０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式２）
｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式３）

（５）上記（１）に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい。
前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、前記長軸に直交する方向を前記点状溝の短軸方向とし、前記点状溝の前記短軸方向に沿った長さをｄＬ［μｍ］としたときに、下記（式５）及び（式６）を満たす。なお、長さｄｃ［μｍ］の最大値を３００００μｍとしてもよい。
１０μｍ≦ｄＬ≦３００μｍ …（式５）
ｄＬ≦ｄｃ …（式６）

（６）上記（１）に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい。
前記点状溝の最大深さをｈ［μｍ］としたときに、下記（式７）を満たす。
５μｍ≦ｈ≦１００μｍ …（式７）

（７）上記（１）に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい。
前記鋼板表面上に、前記点列溝が複数本、前記圧延方向に等間隔で形成され、
互いに隣接する前記点列溝の前記圧延方向に沿った間隔をＰＬ［ｍｍ］としたときに、下記（式８）を満たす。
１ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ ・・・（式８）
（８）上記（２）に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい。
前記鋼板表面上に、前記点列溝が複数本、前記圧延方向に等間隔で形成され、
互いに隣接する前記点列溝の前記圧延方向に沿った間隔をＰＬ［ｍｍ］としたときに、下記（式８）を満たす。
１ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ ・・・（式８）

（９）また、本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板製造装置は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１），（３），（５）～（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光のなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１光学系と、
前記第１光学系で調整された前記レーザ光を反射することで進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと、
前記走査ミラーで反射した前記レーザ光を透過または反射し、前記鋼板表面に集光させる第２光学系と、
を有し、
前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第２光学系で前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った前記間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１０）および（式１１）を満たす。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１０）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１１）

（１０）また、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板製造装置は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１），（３），（５）～（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１光学系と、
前記第１光学系で調整された前記レーザ光を透過し、前記鋼板表面に集光させる第２光学系と、
前記第２光学系を透過した前記レーザ光を反射することで進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと、
を有し、
前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第２光学系で前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った前記間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１２）および（式１３）を満たす。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１２）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１３）

（１１）さらに、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板製造装置は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点群溝で構成された前記点列溝を形成して上記（２），（４），（８）の何れか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１光学系と、
前記第１光学系で調整された前記レーザ光を透過し、前記レーザ光を複数の強度分布に分割することで、群状に連続する、連続したスポット光に変換するビーム強度分布変換素子と、
前記ビーム強度分布変換素子で変換された前記連続したスポット光を反射することで進行方向を変化させ、前記連続したスポット光の群毎の中心位置が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと、
前記走査ミラーで反射した前記連続したスポット光を透過し、前記鋼板表面に集光させる第３光学系と、
を有し、
前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記連続したスポット光の連続する方向の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第３光学系で前記鋼板表面に集光される前記連続したスポット光毎に、前記鋼板表面に前記点群溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点群溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点群溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点群溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１４）および（式１５）を満たす。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１４）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１５）

（１２）また、本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板製造方法は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１），（３），（５）～（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１工程と、
前記長軸の向きが調整された前記レーザ光の進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる第２工程と、
前記スポット光を前記鋼板表面に集光させる第３工程と、
を有し、
前記第１工程では、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第３工程では、前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成する。
（１３）上記（１２）に記載の方向性電磁鋼板製造方法が、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った前記間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１６）および（式１７）を満たしてもよい。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１６）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１７）

（１４）また、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板製造方法は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点群溝で構成された前記点列溝を形成して上記（２），（４），（８）の何れか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第４工程と、
前記長軸の向きが調整された前記レーザ光を複数の強度分布に分割することで、群状に連続する、連続したスポット光に変換する第５工程と、
前記連続したスポット光の前記群毎の中心位置が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる第６工程と、
前記連続したスポット光を前記鋼板表面に集光させる第７工程と、
を有し、
前記第５工程では、前記鋼板表面における前記連続したスポット光の連続する方向の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第７工程では、前記鋼板表面に集光される前記連続したスポット光毎に、前記鋼板表面に前記点群溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成する。

（１５）上記（１４）に記載の方向性電磁鋼板製造方法は、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点群溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点群溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点群溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１６）および（式１７）を満たしてもよい。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１６）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１７）

本発明の上記各態様によれば、耐繰り返し曲げ加工性の低下を抑制し、磁束密度の劣化を抑制した上で、鉄損も低減された方向性電磁鋼板を提供できる。また、この方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板製造装置及び方向性電磁鋼板製造方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板を示す図であって、（Ａ）は方向性電磁鋼板の平面図であり、（Ｂ）は方向性電磁鋼板の上面に形成した点列溝を示す部分拡大図であって（Ａ）のＸ部の拡大図であり、（Ｃ）は同点列溝を構成する点状溝のうちの一つを、平面視及び同点状溝の長軸を含んでかつ鋼板表面に垂直な断面視した説明図であり、（Ｄ）は点状溝の拡大図であり、（Ｅ）は点状溝が、楕円集光されたスポット光の移動によって形成されることを説明する図である。 同第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置であるレーザ加工装置と、加工中の方向性電磁鋼板とを示す斜視図である。 同第１実施形態に係る方向性電磁鋼板における磁束の向きを示す図であって、（Ａ）が図１（Ｂ）に対応する部分の部分拡大図であり、（Ｂ）がＣ方向から見た方向性電磁鋼板の部分拡大断面図であり、（Ｃ－１）及び（Ｃ－２）がＬ方向から見た方向性電磁鋼板の部分拡大断面図である。 従来の溝を有する方向性電磁鋼板における磁束の向きを示す図であって、（Ａ）が同方向性電磁鋼板を平面視した部分拡大図であり、（Ｂ）がＣ方向から見た方向性電磁鋼板の部分拡大断面図であり、（Ｃ－１）及び（Ｃ－２）がＬ方向から見た方向性電磁鋼板の部分拡大断面図である。 従来の傾斜溝を有する方向性電磁鋼板における磁束の向きを示す図であって、（Ａ）が同方向性電磁鋼板を平面視した部分拡大図であり、（Ｂ）がＣ方向から見た方向性電磁鋼板の部分拡大断面図であり、（Ｃ－１）及び（Ｃ－２）がＬ方向から見た方向性電磁鋼板の部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置であるレーザ加工装置と、加工中の方向性電磁鋼板とを示す斜視図である。 方向性電磁鋼板に繰り返し曲げを付与する際に用いる固定治具を示す図であって、（Ａ）が繰り返し曲げを付与する状態を示す側面図であり、（Ｂ）が繰り返し曲げを付与した方向性電磁鋼板と点列溝との関係を示す斜視図である。 実施例を示す図であって、発明例の方向性電磁鋼板と比較例の方向性電磁鋼板それぞれの鉄損値（Ｗ１７／５０）に関し、レーザ光の走査方向と方向性電磁鋼板の板幅方向とがなす走査角θｓによる依存性を示すグラフである。 実施例を示す図であって、発明例の方向性電磁鋼板と比較例の方向性電磁鋼板それぞれの曲げ回数Ｎｂに関し、レーザ光の走査方向と方向性電磁鋼板の板幅方向とがなす走査角θｓによる依存性を示すグラフである。 実施例を示す図であって、発明例の方向性電磁鋼板の鉄損値（Ｗ１７／５０）に関し、走査角θｓを１０°に設定した場合の、レーザ光のスポット光の長軸の向きと方向性電磁鋼板の板幅方向とがなす傾斜角θｇによる依存性を示すグラフである。 実施例を示す図であって、発明例の方向性電磁鋼板の鉄損値（Ｗ１７／５０）に関し、走査角θｓを３０°に設定した場合の、レーザ光のスポット光の長軸の向きと方向性電磁鋼板の板幅方向とがなす傾斜角θｇによる依存性を示すグラフである。 実施例を示す図であって、発明例の方向性電磁鋼板の鉄損値（Ｗ１７／５０）に関し、走査角θｓを１０°、傾斜角θｇを０°に設定した場合の、Ｄ／ｄｃによる依存性を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置であるレーザ加工装置と、加工中の方向性電磁鋼板とを示す側面図である。 同第３実施形態のレーザ加工装置で形成した点列溝を備えた方向性電磁鋼板を示す図であって、（Ａ）は方向性電磁鋼板の平面図であり、（Ｂ）は方向性電磁鋼板の上面に形成した点列溝を示す部分拡大図であり、（Ｃ）は同点列溝を構成する点群溝のうちの一つを、平面視及び同点状溝の長軸を含んでかつ鋼板表面に垂直な断面視した説明図である。 走査ミラーとしてポリゴンミラーに替えて用いられるガルバノミラーの一例を示す斜視図である。 本発明の実施例４について板幅方向に分割して点列溝を形成する場合を示す説明図である。すなわち、（Ａ）が方向性電磁鋼板の平面図であり、（Ｂ）が方向性電磁鋼板の上面に形成した点列溝を示す部分拡大図である。 本発明の実施例４において、方向性電磁鋼板の鉄損値（Ｗ１７／５０）に関し、互いに隣接する点列溝間の距離Ｄａによる依存性を示すグラフである。 比較例としての従来技術の各種溝パターンと、本発明の溝パターンとを比較するための説明図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大する等、強調して示している場合がある。

まず、本実施形態において加工する対象物である方向性電磁鋼板の概要について説明する。
＜方向性電磁鋼板の概要＞
典型的な方向性電磁鋼板は、鋼板の結晶粒の磁化容易軸（体心立方晶の＜１００＞方向）が、鋼板の圧延方向に略揃っている電磁鋼板である。方向性電磁鋼板は、圧延方向に向いた磁極を有する磁区が、磁壁を挟んで複数配列した構造を有する。このような方向性電磁鋼板は、圧延方向に磁化しやすいため、磁力線の方向がほぼ一定に流れるトランス（変圧器）の鉄芯の材料に適している。

トランスは、通常、積みトランスと巻きトランスとに大別される。方向性電磁鋼板は、鋼板を多層に巻いたうえで、鉄芯の形状（例えば、中空部を有する四角柱状）となるように成型することで製造される巻きトランス鉄芯の材料として好適に利用される。
方向性電磁鋼板は、例えば、鋼板本体（地鉄）と、鋼板本体の表裏両面に形成されたグラス被膜と、グラス被膜上に形成された絶縁被膜とを有する。鋼板本体は、例えばＳｉを含有する鉄合金で構成されている。

本発明の各実施形態に係る方向性電磁鋼板は、その鉄損を低減させるために（即ち、磁区制御のために）、レーザ光を方向性電磁鋼板の表面に照射し、方向性電磁鋼板の圧延方向（即ち、製造時の搬送方向、鋼板の長手方向）に対して斜めに交差する方向に走査することで、微小な円または楕円状をなす複数の点状溝からなり、方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する方向に延在する点列溝を形成する。これらの点列溝は、方向性電磁鋼板の表面に、圧延方向に沿って所定の間隔で複数形成される。なお、以下の説明では、方向性電磁鋼板を単に鋼板と表記して説明することがある。

図１は、表面に点列溝１を形成した本第１実施形態に係る方向性電磁鋼板２を示す。図２は、方向性電磁鋼板２を加工する方向性電磁鋼板製造装置の一例であるレーザ加工装置Ａを示す。

＜方向性電磁鋼板の詳細＞
方向性電磁鋼板２は、溝形成の対象となる電磁鋼板であり、板幅Ｗｃを有する帯状に冷間圧延されているが、図１（Ａ）及び図２では、図示を簡略化するために、帯状の方向性電磁鋼板２を長方形状に描き、圧延方向Ｌに直交する方向を板幅方向Ｃと表示している。方向性電磁鋼板２は、図示略の搬送装置により、圧延方向Ｌに向かって通板される。

方向性電磁鋼板２に形成されている、図１（Ａ）に示す複数本の点列溝１は、図１（Ｂ）に拡大して示すような平面視形状を有する。各点列溝１のそれぞれは、所定の長さ（溝部の長軸方向の長さ：ｄｃ）と溝幅（溝部の短軸方向の長さ：ｄＬ）と溝深さ（溝部の最大深さ：ｈ）とを有し、平面視で略楕円形状をなす複数個の点状溝１Ａが、平面視で直線状に並ぶことで、巨視的に見て一本の点列溝１に見えるように形成されたものである。これら点状溝１Ａの長軸方向の中央部が、図１（Ｂ）に示すように、点列方向Ｓ（後述する走査方向Ｓ）に沿って一定の間隔で配置されることで、複数本の点列溝１が構成されている。
また、各点列溝１は、この点列溝１を構成する各点状溝１Ａのなす長軸の向きＧが、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃに対してなす角が傾斜角θｇとなるように形成されており、また、点列方向Ｓと鋼板の板幅方向Ｃとがなす角が走査角θｓとなるように形成されている。即ち、点列溝１を構成する各点状溝１Ａの長軸の向きＧは、点列方向Ｓとは異なる方向となっている。

なお、傾斜角θｇの符号は、搬送方向下流を見て、点状溝１Ａの長軸の紙面右手側が搬送方向の上流側に傾く場合を正の値とする。また、走査角θｓの符号は、搬送方向下流を見て、点列方向Ｓの紙面右手側が搬送方向の下流側に傾く場合を正の値とする。

点状溝１Ａは、平面視で略楕円形状を有しており、その長さ方向一端部側から他端部側にかけての中央位置で最大となる溝幅（点状溝１Ａの短軸方向の長さ）ｄＬを有する。点状溝１Ａの一端部１ａと他端部１ｂは、いずれも平面視で凹曲面状の内面１ｃを有する。点状溝１Ａの一端部１ａと他端部１ｂを除く部分は互いに対向する内側面１ｄが形成されている。また、点状溝１Ａの底面側には図１（Ｃ）に示すように最大深さがｈとなる底面１ｅが形成されている。点状溝１Ａの一端部１ａと他端部１ｂの底面は、端部近くになると徐々に底が浅くなる凹曲面型の傾斜面１ｆが形成されている。ここで、内側面１ｄは平面でもよく、その場合、点状溝１Ａは平面視で短い線形状の溝とみなすことができる。一方、図示の例では、内側面１ｄが円弧状をなしており、そのため、点状溝１Ａは平面視で短い略楕円形状の溝とみなすことができる。
点状溝１Ａは、例えば、図１（Ｂ）に示すように、互いに隣接する一対の点状溝１Ａの、板幅方向Ｃに沿った間隔Ｄが一定となるように形成されている。また、互いに隣接する点状溝１Ａの長さ方向中央部の板幅方向Ｃに沿った間隔Ｐｃが一定となるように形成されている。即ち、複数の点状溝１Ａが点列方向Ｓに沿って一定のピッチで徐々に位置をずらすように個々に平行に配置されることで、点列溝１が構成されている。また、図１（Ａ）に示すように、点列溝１は、方向性電磁鋼板２の圧延方向Ｌにおいて所定のピッチＰＬで繰り返し複数本が形成されている。

点列溝１が形成されている点列方向Ｓとは、後述するレーザ加工装置Ａによってレーザ光が走査される方向である。従って、点列方向Ｓは、レーザ光の走査方向Ｓと表記することもできる。
点列溝１は、後述するようにレーザ光によって形成される。このため、図１（Ｂ）に示したように、複数の同一形状の点状溝１Ａが規則的に配列された構成を有するが、レーザ光の照射状態によって全ての点状溝１Ａが完全に同一な形状に形成される必要はなく、点状溝１Ａの端部形状や底部形状が不揃いであり、図１（Ｂ）、１（Ｃ）に示す形状と多少異なっていてもよい。

図１（Ｂ）に示す点状溝１Ａを間欠的に配列した点列溝１は、図１（Ａ）に示すように方向性電磁鋼板２を平面視した場合、鋼板表面における点状溝１Ａの長軸の向きＧと、点状溝１Ａが鋼板の板幅方向Ｃと成す傾斜角をθｇ［°］と表記し、走査方向Ｓと鋼板幅方向Ｃとが成す走査角をθｓ［°］と表記すると、下記（式１）～（式３）の関係を有することが好ましい。

０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１）
０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式２）
｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式３）

図１（Ｂ）に示すように、点列溝１において、点状溝１Ａの長軸方向の長さをｄｃ［μｍ］と表記し、隣接する点状溝１Ａの鋼板の板幅方向Ｃに沿った間隔をＤ［μｍ］と表記すると、下記（式４）の関係を有することが好ましい。なお、間隔Ｄ［μｍ］は、圧延方向Ｌに沿って見た場合に、互いに隣接する点状溝１Ａ同士が接する場合に０［μｍ］、離れる場合を正の値、互いに重なり合う場合を負の値となるように符号を設定する。

－０．３≦（Ｄ／ｄｃ）≦０．２ …（式４）

点列溝１において、点状溝１Ａの長軸方向の長さをｄｃ［μｍ］と表記し、点状溝１Ａの短軸方向の長さをｄＬ［μｍ］と表記すると、下記（式５）及び（式６）の関係を有することが好ましい。さらには、ｄｃ［μｍ］≦３００００［μｍ］であることが好ましい。

１０μｍ≦ｄＬ≦３００μｍ …（式５）
ｄＬ≦ｄｃ …（式６）

点列溝１において、点状溝１Ａの最大深さをｈ［μｍ］とすると、下記（式７）の関係を有することが好ましい。

５μｍ≦ｈ≦１００μｍ …（式７）

方向性電磁鋼板２の長手方向に並ぶ複数の点列溝１において、隣接する点状溝１Ａの鋼板長手方向に沿った間隔をＰＬ［μｍ］とすると、下記（式８）の関係を有することが好ましい。

１ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ …（式８）

また、図１６に示すように、方向性電磁鋼板２の幅寸法が広い場合は、幅方向において複数個所に分割した点列溝４４Ａを採用してもよい。一般的に、電磁鋼板の連続製造ラインでコイル状に製造する際の板幅Ｗｃは１０００ｍｍ～１５００ｍｍであることから、一本の点列溝４４Ａの長さを１００ｍｍ～５００ｍｍとして、２～１０本に分割された点列溝４４Ａを形成してもよい。その場合、互いに隣接する点列溝４４Ａの板幅方向Ｃに沿った間隔をＤａ［ｍｍ］としたときに、下記（式９）の関係を有することが好ましい。なお、間隔Ｄａが負の値である場合は、互いに隣接する点列溝４４Ａ同士が板幅方向で重なることを意味する。すなわち、間隔Ｄａ［ｍｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。

－１０ｍｍ≦Ｄａ≦５ｍｍ …（式９）

図１の説明に戻る。
図１に示す方向性電磁鋼板２は、点列溝１が鋼板長手方向に間隔ＰＬをあけて間欠的にかつ板幅方向Ｃと所定の走査角θｓを有する走査方向Ｓに沿って形成されているので、機械的な耐繰り返し曲げ特性に優れる。従って、方向性電磁鋼板２をトランス用の巻鉄芯に用いるために巻回したり、折り曲げたりしたとしても、破断するおそれが少なく、クラックなどの欠陥部を生じることのない方向性電磁鋼板２を提供できる。

点列溝１を構成する点状溝１Ａは、長さ数１０μｍ～１ｍｍ程度の微小な円、または略楕円状の溝である。楕円長さを更に長くしてもよいが、その場合、板幅に占める点状溝１Ａの数が減少する。例えば典型的な小型のトランス鉄芯では板幅が１００ｍｍ程度となるが、点状溝１Ａの幅を３０ｍｍとすると、板幅中に点状溝１Ａが３～４個となり、数が極端に少なくなる。その場合、鋼板全体での磁束密度の均一性が低下するため、鉄損が増加する可能性がある。従って、点状溝１Ａの長軸長さは、最大でも３０ｍｍ程度が好ましい。個々の点状溝１Ａは、板幅方向Ｃに沿ってほぼ平行（０°～１０°の傾斜を含む）に形成されている。このため、方向性電磁鋼板２における磁区細分効果を最大限に発揮させることができ、鉄損低減効果を最大化した方向性電磁鋼板２を提供できる。また、個々の点状溝１Ａが板幅方向Ｃに対して傾斜角θｇを有しても、傾斜角θｇは１０゜以下と小さいため、磁区細分効果が損なわれることがない。
また、互いに隣接する個々の点状溝１Ａの間に隙間が生じているため、磁束がその隙間を磁束ベクトルの方向を変えて通過できるため、磁束密度の低下代が少ない。また断面方向においても、互いに隣接する点状溝間では溝深さが浅いため、鋼板表面の磁束密度劣化代が少ない。さらに、互いに隣接する点状溝１Ａ間の隙間は１０μｍ～１ｍｍと微小であり、しかもこの隙間は板幅方向Ｃに沿って多数個が均一に形成されているので、板幅方向Ｃにおいて均一な鉄損及び磁束密度が得られる。

＜レーザ加工装置＞
図２は、方向性電磁鋼板２に点状溝１Ａを形成するために用いる本第１実施形態のレーザ加工装置Ａを示す斜視図である。
レーザ加工装置Ａは、方向性電磁鋼板２の表面にパルスレーザ光を照射することで、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃと交差する方向に延在する離散的な略楕円の形点状溝１Ａからなる点列溝１を形成する装置である。
レーザ加工装置Ａは、レーザ照射部３と第１光学系５と走査ミラー６と第２光学系７とを備えている。
レーザ照射部３は、レーザ出射部８と伝送ファイバ９とを備え、伝送ファイバ９は図示略のレーザ光源に接続されている。この構成により、レーザ光源にて生成されたレーザ光をレーザ出射部８に送り、レーザ出射部８からレーザ光を出射することができる。

レーザ光源としては、点列状の溝を形成する観点等から、パルス発振形態のファイバレーザ又はディスクレーザを用いることが好ましい。しかし、点列状の溝部が得られればよく、公知の様々なパルスレーザ光源、例えば、ＹＡＧレーザやＣＯ_２レーザを用いてもよい。また、レーザ光源はパルス発振レーザでなくてもよく、時間的に開閉する光シャッターで連続波レーザをパルス状にして使用してもよい。

レーザ光は、高いエネルギーを有しており、方向性電磁鋼板２の表面に照射することで、方向性電磁鋼板２の表面部分を溶融飛散させることで溝部を形成することができる。
レーザ光は、レーザ出射部８から第１光学系５を経てレーザ光１０として出射された時点で、光軸に直行する断面形状が楕円形状又は線状となっている。第１光学系５は、一例として円柱レンズ、放物面レンズ、または放物面ミラーの組み合わせからなり、レーザ光の断面形状を楕円形状に変化させる機能を有する、いわゆる楕円ビームコリメータである。この楕円ビームコリメータは、レーザ光軸を中心に回転させることで、第１光学系５を経て出射されるレーザ光のスポット光のなす楕円形の長軸の向きを調整する機能を有する。

図２に示す構成では、一例として、レーザ出射部８の出射側に、凹面と凸面の円柱レンズの組み合わせからなる円柱レンズコリメータ（楕円コリメータ）１１が配置されて第１光学系５が構成されている。そして、レーザ出射部８と円柱レンズコリメータ１１が搬送中の方向性電磁鋼板２の上方に、方向性電磁鋼板２の幅方向に沿って水平に配置されている。第１光学系５に含まれる円柱レンズコリメータ１１は、ビーム断面形状を楕円形に変換するとともに、レーザ光１０の光軸を中心軸として回転させる機能を備えている。円柱レンズコリメータ１１の回転によって、方向性電磁鋼板２上に照射される楕円形のスポット光を、レーザ光軸を中心に回転させて、楕円の長軸方向の向きが調整される。
円柱レンズコリメータ１１のレーザ光透過後には、走査ミラー６として利用されるポリゴンミラー１２が設けられている。走査ミラー６は、ガルバノミラーであってもよい。
走査ミラー６は、第１光学系５で調整されたレーザ光を反射することでレ－ザ光の進行方向を変化させ、レーザ光のスポット光が照射される方向性電磁鋼板２上の位置を、方向性電磁鋼板２の幅方向と交差する方向である走査方向Ｓに沿って移動させることができる。即ち、走査角θｓは、ポリゴンミラー１２の走査方向で調整することができる。

方向性電磁鋼板２の表面に照射されるスポット光の形状が楕円形状である場合、スポット光の中心を通り互いに直交する短軸及び長軸の方向を規定することができる。
また、当該スポット光の形状は、正円形状であってもよい。

レーザ光１０の照射に合わせて、時々刻々、ポリゴンミラー１２を回転させるか、ガルバノミラーの場合はその傾斜角度を変化させることで、レーザ光を照射する方向を変化させることができる。ポリゴンミラー１２で反射されたレーザ光１０Ａは、後述する第２光学系７へと向かう。
第２光学系７は、走査ミラー６で反射したレーザ光１０Ａを透過させることで集光したパルスレーザ光１０Ｂとしてから、方向性電磁鋼板２の表面に集光させる機能を有する。
ポリゴンミラー１２は、図２に示すように、回転軸１３の方向から側面視した場合に正多角形状を有した、扁平な正多角柱である。ポリゴンミラー１２は、水平方向に延びた回転軸１３を有しており、この回転軸１３回りに回転する。

ポリゴンミラー１２の外周面は、ポリゴンミラー１２の正多角形状の各面をなす複数の長方形状の反射面１５と、これら反射面１５同士がなす角部１６と、により形成されている。各反射面１５は、レーザ光を反射する平面状のミラーである。反射面１５の数をＮとすると、ポリゴンミラー１２は正Ｎ角柱である。なお、図２に示す構成では、ポリゴンミラー１２は正十二角柱であり、Ｎ（反射面１５の数）は１２である。
ポリゴンミラー１２を回転軸１３回りに回転させることで、反射面１５の反射角を連続的に変更することができ、その結果、レーザ光１０ＡはＳ方向に走査される。

第２光学系７は、ｆθレンズ（スキャンレンズ）１９を備えている。
第２光学系７は、ポリゴンミラー１２からｆθレンズ１９に入射されたレーザ光１０Ａを方向性電磁鋼板２の表面にパルスレーザ光１０Ｂとして集光して照射する。集光されたパルスレーザ光１０Ｂは、方向性電磁鋼板２の表面を溶融及び蒸発飛散させて、方向性電磁鋼板２の表面に点状溝１Ａを形成する。
第２光学系７は、方向性電磁鋼板２の表面にパルスレーザ光１０Ｂを集光するために設けられている。パルスレーザ光１０Ｂを方向性電磁鋼板２の表面に集光するために、円柱レンズコリメータ１１とｆθレンズ１９との間の焦点距離や相互間隔を適宜調整することが好ましい。方向性電磁鋼板２の表面に対するパルスレーザ光１０Ｂの走査方向Ｓは、上述した点列方向Ｓと等しく、走査方向Ｓは、板幅方向Ｃに対して走査角θｓだけ傾斜する。
なお、第２光学系７に、ｆθレンズ１９の代わりにフラットフィールドレンズを用いるようにしても、同様の機能を発揮させることが可能である。また、反射型の集光装置である放物面ミラーを用いて同様の機能を発揮させることも、可能である。

本実施形態では、方向性電磁鋼板２の表面にパルスレーザ光１０Ｂを正円形状又は楕円形状のスポット光が形成されるように集光する。そして、集光したパルスレーザ光１０Ｂにより、図１（Ｂ）に示すように板幅方向Ｃに対して０°～１０°程度の傾斜角θｇを有する点状溝１Ａを、板幅方向Ｃに対して３０°以下程度に傾斜した走査角θｓを有する点列方向Ｓに沿って、一定の間隔で複数形成する。
方向性電磁鋼板２は、図２の矢印Ｌ方向に一定速度で搬送されるので、パルスレーザ光１０Ｂの走査速度とパルス時間幅、パルスとパルスの時間間隔を適宜調整することで、圧延方向Ｌ方向に一定間隔ＰＬ（図１（Ａ）参照）で点列溝１を間欠的に連続して形成することができる。

３０°以下程度の走査角θｓで方向性電磁鋼板２の表面に溝部を形成する理由は、以下の理由による。先に説明したように、方向性電磁鋼板２を用いて巻きトランス鉄芯を製造する場合に、点列溝１を形成することで方向性電磁鋼板２の磁気特性を良好なものとしながら、同時に、方向性電磁鋼板２の破断やクラックの発生を防止するためである。なお、走査角θｓは、１０°以下の小さな角度でも良いが、走査角θｓが０°に近くなると巻きトランス鉄芯の製造時に破断発生の原因となることが考えられるので、０°に近い角度は避けることが望ましい。

方向性電磁鋼板２に照射される直前のパルスレーザ光１０Ｂのスポット光がなす楕円形の短軸方向の径は、例えば、数１０μｍ程度にすることができる。また、楕円形の長軸は、短軸長さ相当から、例えば３０ｍｍ以上の値にすることもできる。この様な楕円形状スポット光の長軸と短軸の長さを調整して集光することで、方向性電磁鋼板２の表面に点状溝１Ａを形成することができる。ここで形成される点状溝１Ａの形状は、集光スポット形状、スポットの傾斜、パルス時間幅、走査速度によって板幅方向に対してθｇだけ交差した略楕円形状となる。またパルスの繰り返し周波数と走査速度によって点状溝１Ａの間隔が調整される。

図２に、方向性電磁鋼板２の表面に上述のパルスレーザ光１０Ｂを照射した場合に鋼板表面に描かれる楕円状のスポット光ＳＰの一例を示す。このスポット光ＳＰの長軸方向は、第１光学系５に具備された円柱レンズコリメータ１１の回転により、板幅方向Ｃに対して傾斜調整される。また、走査方向Ｓは、走査ミラー６の回転軸１３と直交する方向であるため、回転軸１３と第１光学系５とレーザ出射部８とを調整することで、板幅方向Ｃに対して走査角θｓを任意の角度に設定することができる。これにより、長軸ｄｃ、短軸ｄＬを持ち、長軸が板幅方向Ｃから角度θｇに傾斜した略楕円形の点状溝１Ａを、板幅Ｃ方向から角度θｓに傾斜した方向に並ぶ点列溝１が形成され、ここで、角度θｇと角度θｓは、独立かつ任意に調整することが可能である。
ここで、略楕円形状をなす点状溝１Ａの形成過程を説明する。図１（Ｄ）は、本実施形態における一つの略楕円形の点状溝１Ａの拡大図である。また図１（Ｅ）は、当該点状溝１Ａが、楕円集光されたスポット光のＳ方向への移動によって形成されることを説明する図である。パルスレーザのパルス時間幅がＴｐである場合、スポット光が速度ＶｓでＳ方向に走査されると、パルス時間内にスポット光はＥ１からＥ２に移動する。その際の移動距離ａは、ａ＝Ｖｓ×Ｔｐで求められる。
楕円スポット光は、円柱レンズコリメータ１１を回転調整して、その楕円長軸方向が、板幅方向Ｃから角度θｇ２だけ傾斜させたＧ２方向になっている。形成される点状溝１Ａの形状は、楕円スポットＥ１から楕円スポットＥ２へ移動した軌跡の最外周の形状と一致し、略楕円形状となる。この際、点状溝１Ａの長軸ｄｃの長さは、図１（Ｅ）において楕円スポットＥ１の下側の長軸頂点Ｐ３と、移動後の楕円スポットＥ２の上側頂点Ｐ２との間の距離となる。また、点状溝１Ａの短軸ｄＬはＰ２とＰ３を結ぶ直線と直交する方向の最大幅であり、点Ｑ１と点Ｑ２との間の距離となる。

また、互いに隣り合う点状溝１Ａの板幅方向Ｃにおける間隔Ｐｃ［ｍｍ］、圧延方向Ｌの間隔ＰＬ［ｍｍ］、互いに隣り合う点状溝１Ａ同士の間隔Ｄ［μｍ］は、パルスレーザ光の繰り返し周波数Ｆｐ［Ｈｚ］、パルスレーザ光１０Ｂの走査速度Ｖｓ［ｍ／ｓ］、走査ミラー６の面数Ｎ［－］、ｆθレンズ１９の焦点距離ｆ［ｍ］、方向性電磁鋼板２の通板速度ＶＬ［ｍ／ｓ］によって、下記（式１０）～（式１２）のように定義される。これらのパラメータを調整することで、ＰＬ、Ｐｃ、Ｄを適切に選択することが可能であり、自由に、図１（Ｂ）に示す複数の点状溝１Ａを形成できる。

Ｐｃ＝Ｖｓ／Ｆｐ×ｃｏｓθｓ×１０^３ …（式１０）
ＰＬ＝（４π／Ｎ）×ｆ×ＶＬ／Ｖｓ×１０^３ …（式１１）
Ｄ＝Ｐｃ×１０^３－ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１２）

以上説明のレーザ加工装置Ａの骨子を以下に纏める。
図２に示したレーザ加工装置Ａは、図１（Ａ）～（Ｃ）に示す形状を持つ複数の点状溝１Ａからなる点列溝１を形成する加工装置である。
レーザ加工装置Ａにおいて、第１光学系５は、方向性電磁鋼板２の表面におけるパルスレーザ光１０Ｂのスポット光のなす楕円形の長軸の向きＧを、走査方向Ｓと異なる方向（好ましくは、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃに沿う方向）に調整する。
第２光学系７は、方向性電磁鋼板２の表面に集光されるパルスレーザ光１０Ｂのスポット光毎に、方向性電磁鋼板２の表面に点状溝１Ａを形成することで、方向性電磁鋼板２の表面に点列溝１を形成する。

従って、レーザ加工装置Ａは、方向性電磁鋼板２の表面に集光したパルスレーザ光１０Ｂのスポット光のなす楕円形の長軸の向きＧと、鋼板の板幅方向Ｃとが成す傾斜角をθｇ［°］とし、走査方向Ｓと前記鋼板の板幅方向Ｃとが成す走査角をθｓ［°］とすると、下記（式１３）～（式１５）が成り立つように加工する装置であると表記できる。

０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１３）
０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式１４）
｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式１５）

レーザ加工装置Ａは、方向性電磁鋼板２の表面に集光されたパルスレーザ光１０Ｂのスポット光がなす楕円形の長軸方向の長さをｄｃ［μｍ］とし、方向性電磁鋼板２の表面に集光されるレーザ光のスポット光毎に形成される点状溝１Ａのうち、互いに隣接する点状溝１Ａの方向性電磁鋼板２の板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とすると、下記（式１６）が成り立つように加工する装置であると表記できる。

－０．３≦（Ｄ／ｄｃ）≦０．２ …（式１６）

レーザ加工装置Ａは、方向性電磁鋼板２の表面に集光されたパルスレーザ光１０Ｂのスポット光のなす楕円形の長軸方向の長さをｄｃ［μｍ］とし、方向性電磁鋼板２の表面に集光されたパルスレーザ光１０Ｂのスポット光のなす楕円形の短軸方向の長さをｄＬ［μｍ］とすると、下記（式１７）及び（式１８）が成り立つように加工する装置であると表記できる。

１０μｍ≦ｄＬ≦３００μｍ …（式１７）
ｄＬ≦ｄｃ …（式１８）

レーザ加工装置Ａは、鋼板の表面に集光されたパルスレーザ光１０Ｂのスポット光毎に形成される点状溝１Ａの最大深さをｈ［μｍ］とすると、下記（式１９）が成り立つように加工する装置であると表記できる。

５μｍ≦ｈ≦１００μｍ …（式１９）

レーザ加工装置Ａは、方向性電磁鋼板２の表面に集光されたパルスレーザ光１０Ｂのスポット光のなす楕円形の長手方向に沿った間隔をＰＬ［ｍｍ］とすると、下記（式２０）が成り立つように加工するレーザ加工装置であると表記できる。

１ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ …（式２０）

レーザ加工装置Ａを用いて、板幅方向Ｃを２つ以上の区分に分割して、点状溝１Ａから構成される２本以上の点列溝１を形成する場合、互いに隣接する点列溝１間の間隔をＤａ［ｍｍ］とすると、間隔Ｄａ［ｍｍ］は、下記（式２１）が成り立つように加工するレーザ加工装置であると表記できる。なお、間隔Ｄａ［ｍｍ］が負の値である場合は、互いに隣接する点列溝１が板幅方向で重なることを意味する。すなわち、間隔Ｄａ［ｍｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。

－１０ｍｍ≦Ｄａ≦５ｍｍ …（式２１）

＜第１実施形態によるレーザ加工方法＞
次に、上述のレーザ加工装置Ａにより方向性電磁鋼板２に点列溝１を加工する方向性電磁鋼板製造方法は、以下のステップを有する。
すなわち、この方向性電磁鋼板製造方法は、レーザ照射部３を用いて、レーザ光を照射するレーザ照射ステップを有する。
また、この方向性電磁鋼板製造方法は、第１光学系５を用いて、レーザ光のスポット光を楕円形に調整し、レーザ光のスポット光のなす楕円形の長軸の向きを調整する第１光学処理ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、走査ミラー６を用い、第１光学系５で調整されたレーザ光１０を反射することで該レーザ光１０の進行方向を変化させ、レーザ光１０のスポット光が照射される鋼板表面上の位置を、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃと交差する方向である走査方向Ｓに沿って移動させる走査処理ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、第２光学系７を用いて、走査ミラー６で反射したレーザ光１０Ａを透過し、鋼板表面に集光させる第２光学処理ステップを有する。

そして、前記第１光学処理ステップでは、方向性電磁鋼板２の表面におけるパルスレーザ光１０Ｂのスポット光のなす楕円形の長軸の向きＧ２を、走査方向Ｓと異なる方向に調整する。
また、前記第２光学処理ステップでは、鋼板表面に集光されるパルスレーザ光１０Ｂのスポット光毎に、鋼板表面に溝部を形成することで、鋼板表面に点列溝１を形成する。

＜鉄損、耐繰り返し曲げ加工性、磁束密度低下抑制効果の発現原理について＞
以上説明の図１に示す方向性電磁鋼板２について、以下に磁区制御効果発現の原理について説明する。

図３（Ａ）は、本実施形態における、点状溝１Ａを形成した方向性電磁鋼板２の模式拡大図である。図３（Ｂ）は、溝部形成領域をＣ方向から見た模式断面図である。また図３（Ｃ－１）及び図３（Ｃ－２）は、溝部形成領域をＬ方向から見た模式断面図である。図３（Ｃ－１）は溝が形成されていない位置での断面であり、図３（Ｃ－２）は溝が形成されている箇所に沿った断面図である。図３では、方向性電磁鋼板２に生成する磁束の向きを矢印で示している。またＬ方向断面に記載された丸印の大きさは磁束密度の大きさを表している。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ－１）、図４（Ｃ－２）は、方向性電磁鋼板２０の表面に、圧延方向Ｌにほぼ垂直方向に、すなわち板幅方向Ｃにほぼ平行に連続的に溝２１を形成した従来構成を示す表面の模式拡大図と、Ｃ、Ｌ方向の模式断面図である。
図５は、板幅方向Ｃ方向から、０°を超えて傾斜して連続的に溝２２を形成した従来構成を、図３及び図４と同様の視線で見た断面図である。

まず、従来技術の一例である連続溝の場合について、図４を用いて、磁気特性及び機械強度について説明する。方向性電磁鋼板の磁化容易方向である圧延方向Ｌに磁界が印加されると、図４中の矢印で示すように磁束密度Ｂ（Ｔ）が同方向に発生する。この際、図４（Ｂ）の鋼板断面に示すように、表層に空隙である溝２１が存在すると、空気と地鉄の透磁率の違いにより、溝２１の側壁において磁束の一部が空隙中に漏れ出すとともに、漏れ出た磁束の一部が鋼板内部に潜り込むという磁束の流れ方向の変化が発生する。これにより、磁束の変化によって局所的に静磁エネルギーが高まり、そのエネルギーの偏在を緩和するために周囲の磁壁の数が増加する。その結果、空間的なエネルギー平衡状態が保たれると考えられる。磁壁は磁区と磁区の境界であるため、同じ体積中で磁壁の数が増えるということは、磁区の幅が狭くなることに相当する。

鉄損の一成分である異常渦電流損は、磁区幅に正の相関があるため、磁区幅が狭くなることで鉄損は低減する。換言するならば、磁束の流れ方向に対して障壁となる溝２１を形成することで鉄損が低減されるといえる。この障壁効果は磁束方向に対して直交する方向に溝を形成した場合が最も高くなり、鉄損低減効果は高い。

ところで、鉄損評価の指標であるＷ１７／５０とは、鋼板に平均１．７Ｔの磁束密度が発生するように強制的に磁化した際の鉄損値である。溝によって磁束が発生し難くなるものの、溝が形成される箇所は鋼板全体に占める面積割合がわずかであるため、溝の有無によって１．７Ｔの磁束を発生させる磁化力にほとんど違いはなく、溝のない箇所での磁束密度も１．７Ｔになる。これは模式的に図４（Ｃ－１）に示すように、鋼板断面で均一な磁束密度である。しかし、溝下部では磁束が通過できる断面積が狭くなるため、磁束流れの連続性を維持する結果、図４（Ｃ－２）に示すように、溝下部の磁束密度は局所的に大きくなる。鉄損は磁束密度の２乗に比例するため、溝下部の鉄損は増大する。
従って、磁区幅現象による鉄損減少と磁束密度の局所的増加による鉄損増加の差し引きにおいて、前者の方が、効果が大きいため、結果的に溝形成によって鉄損は減少する。

方向性電磁鋼板の磁気特性のもう一つの指標である、一定磁界を印加した際に発生し得る磁束密度、例えばＢ８［Ｔ］は、８００Ａ／ｍの磁化力の下で発生する磁束密度である。同じ磁化力でより大きな磁束密度を発生させることができれば、トランス鉄芯を小型化できるメリットがある。しかし、溝を形成すると空隙が磁束発生の阻害要因となるため、同じ磁化力で発生し得る磁束密度は減少する。
また、機械特性として、巻きトランス鉄芯の製造工程では板幅方向に平行な方向に変曲線を持つ折り曲げ加工が行われるが、板幅方向Ｃに平行（圧延方向Ｌに垂直）な溝は、方向性電磁鋼板の耐繰り返し曲げ加工強度を低下させ、鋼板破断のリスクが高まるため不利である。

次に、従来技術の別の例として、溝２２の形成方向が板幅方向Ｃ方向に対して、０°を超える場合を図５に示す。この場合、曲げ加工に対する機械強度は高まる。しかし、磁束に対する障壁効果は、図４に示すような、圧延方向Ｌと直交する溝２１の場合に比べて弱まるため、磁区細分化の効果は低下し、鉄損の低減効果は減少する。
更に、前述したように、溝は磁束の流れに対して抵抗となるため、一定磁化力で発生する磁束密度、例えばＢ８は低下することになる。板幅方向に傾斜して溝を形成することで若干、Ｂ８の低下は抑制される傾向があるが、連続して溝が形成される場合は大きなＢ８低下は避けられない。

そこで、本発明者らは、図３に示すように、ミクロな視点では溝の壁を圧延方向Ｌにほぼ垂直に形成することで高い鉄損改善効果が得られ、またマクロな視点での溝形成方向が板幅方向からある程度の角度を持っていれば、機械的な曲げ加工にも耐えることができると考えた。
更に、この様な点状溝１Ａの配列によって、図３（Ａ）、３（Ｃ－２）に示すように、表面、および断面からの視点では、溝間には溝が形成されない領域が発生するため、ここを磁束が流れることが可能となり、一定磁化力で発生し得る磁束密度の低下を抑制することが可能と考えた。

すなわち、図１に示す点列溝１を有する方向性電磁鋼板２であれば、ミクロ的には個々の点状溝１Ａが板幅方向Ｃにほぼ平行であるため磁区細分化効果を最大化することができる。加えて、マクロ的には点状溝１Ａの形成方向が板幅方向Ｃとある程度大きな傾斜角度を持つため、曲げ加工において点状溝１Ａに応力が集中するおそれが少なく、破断のリスクを抑えることができる。また磁束が通過する領域が残っていることで一定磁化力の下で発生し得る磁束密度の低下が少ない方向性電磁鋼板２を提供することができる。

＜レーザ加工装置（第２実施形態）＞
図６は、方向性電磁鋼板２に点状溝１Ａを形成するために用いる第２実施形態のレーザ加工装置Ｂの概要を示す斜視図である。
レーザ加工装置Ｂは、方向性電磁鋼板２の表面にレーザ光を照射することで、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃと交差する方向に延在する離散的な点列溝１を形成する装置である。
レーザ加工装置Ｂは、レーザ照射部３と、第１光学系５と、第２光学系２５と、走査ミラー６とを備えている。
レーザ照射部３は、上記第１実施形態の構造と同様に、レーザ出射部８と伝送ファイバ９とを備える。伝送ファイバ９は、図示略のレーザ光源に接続されている。

第２光学系２５は、球面又は非球面レンズ等からなり、第１光学系５で調整されたレーザ光１０を透過して、後述する走査ミラー６に送り、最終的に方向性電磁鋼板２の表面で集光する機能を有する。走査ミラー６は、上記第１実施形態の構造と同様にポリゴンミラー１２からなる。
図６では詳細を示していないが、第２光学系２５を支持して第２光学系２５をレーザ光１０の光軸に沿って矢印２６に示す前後方向に高速で移動させる移動機構２７が設けられている。この移動機構２７によって、第２光学系２５を、走査ミラー６の動作と同期させ、レーザ光１０の光路に沿って前後に移動させることで、第２光学系２５を起点として、走査ミラー６の反射の後に方向性電磁鋼板２に到達すまでのレーザ光１０の伝搬距離を第２光学系２５の焦点距離ｆに一致させることができる。その結果、走査幅全体に亘り、均一な集光が得られる。
ポリゴンミラー１２は、上記第１実施形態のレーザ加工装置Ａの場合と同様に、第２光学系２５を通過したレーザ光１０Ｃを、方向性電磁鋼板２の表面上に対し、所定の走査方向Ｓに沿って走査する。

移動機構２７は、ポリゴンミラー１２の動作に同期して第２光学系２５を移動させ、第２光学系２５で方向性電磁鋼板２の表面に集光されるレーザ光１０Ｃのスポット光毎に、方向性電磁鋼板２の表面に点状溝１Ａを形成することで、点列溝１を形成する、
図６に示すレーザ加工装置Ｂによって、点列溝１を有する方向性電磁鋼板２を製造することができる。

＜レーザ加工方法（第２実施形態）＞
上述のレーザ加工装置Ｂにより方向性電磁鋼板２に点列溝１を加工する方向性電磁鋼板製造方法は、以下のステップを有する。
すなわち、この方向性電磁鋼板製造方法は、レーザ照射部３を用いて、レーザ光１０を照射するレーザ照射ステップを有する。
また、この方向性電磁鋼板製造方法は、第１光学系５を用いて、レーザ光のスポット光を楕円形に調整し、レーザ光のスポット光のなす楕円形の長軸の向きを調整する第１光学処理ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、移動機構２７を用いてレーザ光の光軸方向に対する位置を変化させた第２光学系２５を用いて、第１光学系５で調整されたレーザ光１０を透過し、鋼板表面に集光させる第２光学処理ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、走査ミラー６を用い、第２光学系２５を透過したレーザ光１０Ｃを反射することで該レーザ光１０Ｃの進行方向を変化させ、レーザ光１０Ｃのスポット光が照射される鋼板表面上の位置を、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃと交差する方向である走査方向Ｓに沿って移動させる走査処理ステップを有する。

そして、前記第１光学処理ステップでは、鋼板表面におけるレーザ光１０Ｃのスポット光のなす楕円形の長軸の向きＧ２を、走査方向Ｓと異なる方向であり、かつ、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃに沿うように調整し、移動機構２７により走査ミラー６の動作に同期して第２光学系２５を移動させる。また、第２光学処理ステップでは、鋼板表面に集光されるレーザ光１０Ｃのスポット光毎に、鋼板表面に点状溝１Ａを形成することで、鋼板表面に点列溝１を形成する。

＜実施例１＞
方向性電磁鋼板は、成分調整された鋼片を熱延、冷延、一次再結晶・脱炭焼鈍、二次再結晶、平坦化焼鈍、表面コーティングの順番で行う製造工程を経て、最終製品となる。
深さ数十μｍの点状溝は、冷延によって消失してしまう可能性が高いため、冷延工程後であれば、どの工程の時点で溝を形成しても、ほぼ同様の効果が得られる。

本発明の実施例１では、レーザ光による溝加工法を用いて、冷延工程後の鋼板に溝形成を行い、その後、一次再結晶工程以降のすべての工程を経て、方向性電磁鋼板の製品板を製造した。そして、この方向性電磁鋼板について、鉄損特性、耐曲げ特性、および磁束密度を、従来技術に係る方向性電磁鋼板と比較して評価した。
方向性電磁鋼板は、板幅１００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、板厚０．２３ｍｍの冷延板を用いて加工を行い、異なる試験条件ごとに３０枚の試験を行い、特性はこれらの平均値で評価した。
レーザ光は、パルスレーザ光を用いた。用いたパルスレーザのレーザパルス周波数は２２５ｋＨｚであり、パルスエネルギーは７．０ｍＪであり、パルス時間幅Ｔｐは０．５μｓであり、スポット光形状は楕円であり、短軸径は５０μｍであり、長軸径は８０μｍに設定した。ビーム走査速度は２０ｍ／ｓに設定した。
以上のような高速走査では、パルス時間幅の中でレーザ光が移動するため、形成される楕円形状の点状溝の形状は、長軸方向の長さｄｃが、ｄｃ＝９０μｍ、短軸方向の長さｄＬが、ｄＬ＝５２μｍとなる。この際の最大溝深さｈは３５μｍであった。すなわち、発明例の方法では、レーザ光の一つのパルスで一つの点状溝を形成した。

得られた方向性電磁鋼板において、パルス周波数Ｆｐ、パルス時間幅Ｔｐ、走査速度Ｖｓの関係から、点状溝間の距離Ｐｃは約９０μｍとなり、その結果、楕円溝の長軸長さと一致した。したがって、図１に示す点列溝間の重畳幅Ｄは、Ｄ＝０μｍであった。
集光したレーザ光は、板幅方向Ｃと交差する一方向に走査し、方向性電磁鋼板２を一定速度でＬ方向（圧延方向）に移動させ、その移動速度（通板速度）等を調整することで、溝部の方向性電磁鋼板２の圧延方向Ｌ（長手方向）に沿った間隔ＰＬを、ＰＬ＝３ｍｍとした。
以上の条件で、個々の微小な楕円形状をした点状溝の長軸方向Ｇと板幅方向Ｃとの成す角である傾斜角θｇを、θｇ＝０°となるように、スポットの傾斜角θｇ２を適宜調整して、走査角θｓを変更して鉄損Ｗ１７／５０の評価と、繰り返し曲げ試験による機械特性とを評価した。

比較例の方向性電磁鋼板として、連続溝を形成した方向性電磁鋼板を用いた。そして、発明例と同じｄＬ＝５２μｍ、ＰＬ＝３ｍｍの条件にて、走査角θｓを同様に変化させた場合の特性を評価した。
比較例の方向性電磁鋼板の平均溝深さは、走査角θｓ＝０°において最も鉄損値が低くなった約３０μｍとした。
なお、発明例の場合、点状溝において、方向性電磁鋼板２の横断面における微小楕円溝の深さは点状溝の長さ方向端では浅い部分が発生する。よって、平均値として連続溝と同等の溝深さを得るため、溝中心部の最大深さｈは、連続溝の場合に比べ、若干深くすることが望ましい。

鉄損は、周波数５０Ｈｚで磁化力１．７Ａ／ｍにおける単位重量当たりの鉄損値（Ｗ１７／５０）［Ｗ／ｋｇ］を評価した。
繰返し曲げ試験は図７（Ａ）に示すように、方向性電磁鋼板２を治具２８で固定してＬ方向に繰り返し曲げを行い、固定点で方向性電磁鋼板２が破断するまでの曲げ回数Ｎｂで耐曲げ強度を評価した。曲げ回数Ｎｂが大きい方が耐曲げ強度が高く、鉄芯を製造する際の板破断リスクが少ないことに相当する。図７（Ｂ）は折り曲げた方向性電磁鋼板２と点列溝１との配置関係を示す。

鉄損値（Ｗ１７／５０）の評価結果を図８に、曲げ回数Ｎｂの評価結果を図９示す。
図８より、従来形状の連続溝では、走査角θｓを増大させることで鉄損低減効果は減少するため、鉄損値（Ｗ１７／５０）は、走査角θｓの増加に伴い増加する。
一方、発明例に係る方向性電磁鋼板では、個々の溝部の方向が板幅方向Ｃにほぼ平行（Ｌ方向にほぼ直交）であるため、鉄損値（Ｗ１７／５０）は従来の連続溝の場合よりも小さく、走査角θｓ＝３０°程度までは鉄損値（Ｗ１７／５０）の増加がほとんどなかった。
走査角θｓ＞３０°では、斜めに配列された微小楕円溝間の隙間が過剰に増加するため、鉄損改善の源である磁束の障壁効果が減少して、鉄損が増加したと考えられる。よって発明例において、走査角θｓが比較的大きくても比較例よりも良好な鉄損が得られ、特に走査角θｓが３０°以下であることがより好ましいことが分かった。

図９は、繰り返し曲げ試験で求められる曲げ回数Ｎｂに関し、走査角θｓによる依存性を調べた比較結果である。
発明例における曲げ回数Ｎｂは、従来技術の方向性電磁鋼板の場合とほぼ同様に走査角θｓの増加に伴って増加しており、走査角θｓが０°より大きい場合においてＮｂが大きく増加することが分かった。
従って、図８、９に示す結果より、発明例の方向性電磁鋼板は、低い鉄損と十分な耐繰り返し曲げ加工性を両立できることが分かった。

＜実施例２＞
図１０と図１１は、走査角θｓを１０°又は３０°に設定した場合に、点状溝の傾斜角θｇを走査角θｓと同方向で角度変更した際の鉄損値（Ｗ１７／５０）を示す。その他の条件は実施例１と同じである。
傾斜角θｇが０°より増加することで磁束の障壁効果は減少するため、鉄損値（Ｗ１７／５０）は微増に留まるが、１０°を越えると鉄損値（Ｗ１７／５０）の増加が顕著となるため、傾斜角θｇは１０°以下に調整することが好ましいことが分かった。

＜実施例３＞
点状溝の板幅方向Ｃに沿う重畳度合いを表す間隔Ｄ（隣接する点状溝の板幅方向Ｃに沿った間隔）と、鉄損値（Ｗ１７／５０）との関係を評価した。間隔Ｄは、図１（Ｂ）に図示されており、間隔Ｄがプラスであれば、互いに隣接する点状溝の端部どうしが板幅方向Ｃに沿って離れており、間隔Ｄがマイナスであれば、互いに隣接する点状溝の端部どうしが重なっていることを示す。
図１２は、重畳度合いを表すＤと、点状溝の長軸径ｄｃとの比で代表し、鉄損値（Ｗ１７／５０）への影響を調べた結果である。θｓ＝１０°、θｇ＝０°であり、レーザ光の走査速度、パルス時間幅Ｔｐを一定として、パルスの周波数Ｆｐを変更することで中心間距離Ｐｃを制御して間隔Ｄを調整した。その他の条件は実施例１に同じである。

図１２に示す結果より、重畳度合いを示す間隔Ｄの値が増加すると、互いに隣り合う点状溝間の隙間による磁束の障壁効果が減少し、鉄損値（Ｗ１７／５０）が増加することが分かった。
一方、重畳度合いを表す間隔Ｄの値がマイナスとなり、重畳幅が増加する場合、鉄損値（Ｗ１７／５０）の増加は比較的抑えられる。Ｗ１７／５０は、５０Ｈｚの交流磁界によって最大磁束密度が強制的１.７Ｔになるように磁化した場合の鉄損である。そこで、表面に溝が大量に形成されると、図３（Ｃ－２）、図４（Ｃ－２）、図５（Ｃ－２）で示したように、溝下部ではＬ方向断面積が減り、磁束密度が局所的に増加する。鉄損は磁束密度の２乗に比例するため、すなわち局所的に鉄損値が増加するためである。よって、間隔Ｄの値をマイナス側の過剰な値とすることは好ましくない。したがって、Ｄ／ｄｃの範囲を－０．３以上、０．２以下の範囲とすることが好ましいことが分かった。

＜実施例４＞
図１６は、発明例である実施例４の説明図であり、電磁鋼板の実製造ラインでコイル状に連続で製造する場合を想定して、実コイル幅に相当する板幅Ｗｃ＝１０００ｍｍの鋼板に対して、点列溝を幅方向で複数に分割して溝を形成した場合である。本実施例は、互いに隣接する点列溝４４Ａの重畳幅Ｄａの影響を示す実施例である。

板幅Ｗｃ＝１０００ｍｍに対して、分割数は６とし、各点列溝４４Ａは個別のレーザ加工装置で形成された。各点列溝４４ＡのＣ方向長さは、各レーザ加工装置の走査幅に相当し、最大約２００ｍｍである。ここでθｓ＝１０°、θｇ＝０°であり、その他の条件は実施例１に同じである。冷延後の電磁鋼板で幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍの鋼板を１２枚用いて、重畳幅Ｄａを変更した１２種類の条件で図１６に示すような溝加工を行い、鉄損Ｗ１７／５０を評価した。鉄損評価では、１０００ｍｍ×２０００ｍｍの各鋼板から任意に１００ｍｍ×５００ｍｍのサンプル３０枚を切り出して鉄損を計測して、その平均値で評価した。その結果を、図１７に示す。

重畳幅Ｄａが０ｍｍ近傍で鉄損は最も低い値を示し、０ｍｍよりも大きい場合、すなわち互いに隣接する点列溝４４Ａ同士が離れる方向で鉄損は増加する。これは、点列溝４４Ａ間にある溝が形成されていない領域の影響が大きくなって鉄損低減効果が減少するためと考えられる。また０ｍｍより小さくなる場合、すなわち互いに隣接する点列溝４４ＡのＣ方向の重畳幅Ｄａが大きくなると、実施例３で示したＤ／ｄｃの減少による影響と同様に、溝下部での局所的な磁束密度の増加によって鉄損が増加するものと考えられる。よって、重畳幅Ｄａには適切な範囲があり、具体的には－１０ｍｍ≦Ｄａ≦５ｍｍであることが好ましいと分かった。

＜実施例５＞
図１８及び表１は鉄損、曲げ特性、磁束密度に関して、溝加工前の方向性電磁鋼板の特性を基準にして、従来技術と発明例とを比較した説明図と比較結果である。冷延後の方向性電磁鋼板を用意して、上記実施例１に記載した方法と同様の方法でこれらの溝パターンによる特性を比較評価した。

ここで、磁束密度は、０．８Ａ／ｍの磁界を印加した際に発生する磁束密度Ｂ８［Ｔ］である。Ｂ８の値が大きい程、一定の磁化力で発生し得る磁束密度が高く、よって小型のトランスでも優れた性能を得ることが可能となる。図１８は、比較した鋼板の溝の模式図である。比較例Ａは、鋼板全幅にほぼ均一な深さの連続溝を圧延方向に垂直な方向に形成した例を示す。比較例Ｂは、同様の溝を板幅方向Ｃから１０°傾けた例を示す。比較例Ｃは、点状溝から成る点列溝を板幅方向から１０°傾けて形成した例であり、点列溝を構成する各点状溝の方向も点列溝と同じ方向に１０°傾けており、従って、互いに隣接する点状溝の両端同士は頂点が接するように形成されている。一方、発明例Ｅは、実施例１に示した点列溝に同じである。

表１に示す結果より、比較例Ａは、溝加工前の特性基準に対して。鉄損の低減効果は高いものの、耐曲げ強度は低く、また磁束密度の低下代が大きい。比較例Ｂでは、曲げ強度は比較的高く、磁束密度の劣化代も少なくなるが鉄損改善代は劣化する。比較例Ｃでは、曲げ強度と磁束密度特性は比較例Ｂよりも向上するものの、鉄損特性は依然劣位のままである。これに対して、発明例Ｅでは、曲げ強度を維持したまま、低い鉄損と高い磁束密度特性が得られている。

磁束の流れを空隙によって阻害することが鉄損低減効果の源であるが、発明例では微細な点状溝を圧延方向にほぼ垂直で形成することで磁束の阻害を大きくして磁区制御効果を得ることができている。点状溝によって溝が形成されない部分が発生するため磁区制御効果は、連続溝の場合に対して若干劣る可能性があるものの、その一方で、磁束が通過しやすい微小な領域を、幅方向で均一に形成することで、図３に示したように、表面、およびＬ方向断面での磁束の局所的な集中が抑制される。そのため、磁束密度の２乗に比例する鉄損増加成分が少なく、従来例で最も鉄損の低かった比較例Ａと同等の鉄損が得られている。加えて、図３で示したように磁束が通過しやすい微小な箇所も鋼板全体に均一に存在していることから、磁束密度の大きな低下を抑制することができている。

以上に説明した実施例では、楕円溝の長軸径ｄｃ＝９０μｍ、短軸径ｄＬ＝５２μｍとしたが、楕円溝の寸法形状はこれらの値のみに限られるものではない。しかし、短軸径ｄＬが１０μｍ以下の極狭い溝幅であると、溝部内での磁気結合により磁束発生の阻害効果が減少し、鉄損低減効果が大きく低下するおそれがある。
また、溝幅ｄＬが３００μｍを超えると母材の除去体積の増加が顕著になり、磁束の発生自体を阻害してしまうため、高い磁束密度が要求される方向性電磁鋼板の場合には好ましくない。よって、短軸径ｄＬの範囲は１０μｍ～３００μｍがより好ましい。
なお、長軸径ｄｃは溝幅ｄＬより長くすればよいが、例えば長軸径ｄｃが３００００μｍ、すなわち３０ｍｍを越えると、板幅を１００ｍｍ程度に切断してトランス鉄芯を製造する場合には、その幅内に含まれる点状溝の数が３～４か所と少なくなる。点状溝と溝の間は磁束の流れが他とは異なり、磁束が集中しやすく、この様な箇所が数か所しかない場合は、板としての磁気特性が不均一になる可能性がある、そのため、長軸径ｄｃは、最大で３０ｍｍ程度が好ましい。

本実施例では、溝深さｈを３５μｍとしたが、この溝深さのみに限られるものではない。しかし、溝深さｈが５μｍを下回ると、磁区制御効果が期待できず、また１００μｍを超えて深い溝を形成すると、上述と同様に磁束発生を大きく阻害してしまうため、高い磁束密度が要求される方向性電磁鋼板の場合には好ましくない。よって、溝深さｈの範囲は、５μｍ～１００μｍとすることが好ましい。

本実施例では、溝形成のＬ方向（圧延方向）間隔ＰＬは３ｍｍとしたが、これのみに限られるものではない。しかし、ピッチＰＬが１０ｍｍを超えると、Ｌ方向に隣り合う溝部それぞれの磁区制御の相乗効果が期待できず、また１ｍｍ未満となると、磁束発生を大きく阻害してしまうため、高い磁束密度が要求される方向性電磁鋼板の場合は好ましくない。よって、Ｌ方向ピッチＰＬの範囲は１ｍｍ～１０ｍｍとすることが好ましい。

また、本実施例及び上記各実施形態では、鋼板の片面にのみ点列溝を形成する例を述べたが、鋼板の両面に溝を形成しても構わない。その場合は、同様の鉄損低減効果を得るには片面当たりの溝深さを浅くしても、同様の鉄損低減効果が期待できる。

＜レーザ加工装置（第３実施形態）＞
図１３は、方向性電磁鋼板２に点群溝３３Ａを形成するために用いる第３実施形態のレーザ加工装置Ｅの概要を示す斜視図である。
レーザ加工装置Ｅは、方向性電磁鋼板２の表面にレーザ光を照射することで、図１４に示すように、方向性電磁鋼板２の板幅方向Ｃと交差する方向に延在する点列溝３３を形成する装置である。

本実施形態のレーザ加工装置Ｅにより方向性電磁鋼板に形成する点群溝３３Ａは、図１に示した点状溝１Ａと形状が異なる。
図１４に、点群溝３３Ａを間欠的に複数形成した点列溝３３を示す。本実施形態の点群溝３３Ａは、複数の楕円穴３３ａを平面視で数珠繋ぎ（daisy chain）に点群状に接続した、連続した溝部（楕円穴３３ａ）からなる形状を有する。各楕円穴３３ａは、内面３３ｂと底面３３ｃを有する１つの穴であるが、互いに隣接する楕円穴３３ａの長軸側の内面どうしを一部重ね合わせて複数の楕円穴３３ａが走査方向Ｓに沿って数珠繋ぎに点群状に連結され、１つの点群溝３３Ａが形成されている。

本実施形態の点群溝３３Ａが複数の楕円穴３３ａの集合体であること以外は、先に説明した点状溝１Ａからなる点列溝１の構成と形成過程は同じである。
即ち、点群溝３３Ａが走査方向Ｓに沿って間欠的に所定のピッチで整列形成されていること、板幅方向Ｃに対して、点群溝３３Ａの長軸の傾斜角θｇが規定されること、同じく走査角θｓが規定されること、点群溝３３Ａの長軸方向の長さｄｃが規定されること、点群溝３３Ａの短軸長さｄｃが規定されることも、図１に示した点状溝１Ａと同等である。また、点群溝３３Ａの集合体である点列溝３３が方向性電磁鋼板２の長手方向に所定の間隔ＰＬをあけて整列して形成されていることも、先の点列溝１と同等である。また、点群状に集光されたスポット光がパルス時間Ｔｐの間に速度Ｖｓで移動して形成された溝形状であることも同等である。

図１３に示すレーザ加工装置Ｅは、レーザ照射部３と第１光学系５とビーム強度分布変換素子として回折格子素子（Diffractive Optics）３４と走査ミラー６（ポリゴンミラー１２）と第３光学系３５とを備えている。
レーザ照射部３は、上記第１実施形態の構造と同様に、レーザ出射部８と伝送ファイバ９を備え、伝送ファイバ９が図示略のレーザ光源に接続されている。
レーザ照射部３の出射側に配置されている第１光学系５は、先のレーザ加工装置Ａと同様に円柱レンズコリメータ１１からなる。
第３光学系３５は、上記第１実施形態の構造と第２光学系７と同様に、ｆθレンズ（スキャンレンズ）１９を備えている。

円柱レンズコリメータ１１の出射側とポリゴンミラー１２の間に、ビーム強度分布変換素子として回折格子素子３４が設けられている。ビーム分割素子３４をレーザ光が透過すると、ビーム強度分布変換素子３４は回折によりレーザ光の空間強度分布を２つ以上の連なる複数の強度分布に分割する。これにより、群状に連続する（図１４（Ｂ）に示すように点群溝３３Ａが飛び飛びに連続する）、連続したスポット光（図１４（Ｃ）に示すように楕円穴３３ａが連続して点群溝３３Ａが形成することができるスポット光）に変換する機能を有する。強度分布の一例を図１３（Ｃ）に示す。図１３（Ｃ）では、点群溝３３Ａの平面視形状と、レーザ光の空間強度分布を６つの連なる強度分布に調整した場合のレーザ光の空間強度分布を示している。
ビーム強度分布変換素子３４は、レーザ光の回折、透過によって強度分布を変換又は分割する素子であり、ｆθレンズと組み合わせて集光点（方向性電磁鋼板２の表面）での強度分布を群状にすることができる。

このようにレーザ光の空間強度を６つの強度分布に調整してから、このレーザ光１０Ｄをポリゴンミラー１２に送り、ポリゴンミラー１２で反射させるとともに走査する。この走査したレーザ光１０Ｅを、上記第１実施形態の第２光学系７と同じ構成を持つ第３光学系３５を介して鋼板表面にレーザ光１０Ｆとして集光させることにより、方向性電磁鋼板２の鋼板表面に、群状に連続する連続した点群溝３３Ａを形成できる。
ここで、方向性電磁鋼板２の鋼板表面に集光照射されるレーザ光１０Ｆは、図１３（Ｃ）に示すように６つの連なる強度分布を有する空間強度分布を示すため、先の実施形態で形成した点状溝１Ａの代わりに、６つの楕円穴３３ａが数珠繋ぎ状に連結した点群溝３３Ａを形成できる。

図１３（Ａ）に示すレーザ加工装置Ｅでは、例えば、単一強度のパルスレーザ光をビーム強度分布変換素子３４とｆθレンズ１９の組み合わせにより、集光点（鋼板表面）において２つ以上のピークを持つ強度分布に変換できるので、個別の点群溝３３Ａを複数の楕円穴３３ａの集合体として構成することができる。
図１３（Ａ）に示すレーザ加工装置Ｅにおいて、ビーム強度分布変換素子３４に入射するべきレーザ光は、例えば、中心強度が高く、端で低い単一ピークを有するガウシアン分布のレーザ光を用いることができる。また、図１３（Ｂ）に示すようにフラットトップモードの分布を有するレーザ光を用いても良い。

図１４に示す数珠繋ぎ状の点群溝３３Ａからなる点列溝３３を有する方向性電磁鋼板２であっても、先に説明した第１実施形態の方向性電磁鋼板２と同様の作用効果を得ることができる。

＜レーザ加工方法（第３実施形態）＞
上述のレーザ加工装置Ｅにより方向性電磁鋼板２に点列溝１を加工する方向性電磁鋼板製造方法は、以下のステップを有する。
すなわち、この方向性電磁鋼板製造方法は、レーザ照射部３を用いて、レーザ光１０を照射するレーザ照射ステップを有する。
また、この方向性電磁鋼板製造方法は、第１光学系５を用いて、レーザ光１０のスポット光を楕円形に調整し、レーザ光１０のスポット光のなす楕円形の長軸の向きを調整する第１光学処理ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、レーザ光１０を透過し、レーザ光１０の空間強度分布を二つ以上の連なる複数の強度分布にビーム強度分布変換素子３４を用いて調整するレーザ分割ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、走査ミラー６を用い、ビーム分割素子３４で調整されたレーザ光１０を反射することでレーザ光１０の進行方向を変化させ、レーザ光１０のスポット光が照射される鋼板上の位置を、方向性電磁鋼板２の板幅方向と交差する方向である走査方向Ｓに沿って移動させる走査処理ステップを有する。
さらに、この方向性電磁鋼板製造方法は、第３光学系３５を用いて、走査ミラー６で反射したレーザ光を透過し、鋼板の表面に集光させる第３光学処理ステップを有する。

前記第１光学処理ステップは、鋼板表面におけるレーザ光１０Ｆのスポット光のなす楕円形の長軸の向きＧを、前記走査方向Ｓと異なる方向であり、かつ、鋼板の板幅方向Ｃに沿う方向に調整する。また、前記第３光学処理ステップは、鋼板の表面に集光されるレーザ光１０Ｆのスポット光毎に、鋼板表面に溝部を形成することで、鋼板表面に点列溝３３を形成する。

なお、先の実施形態において、走査ミラー６として用いた回転式のポリゴンミラー１２は、図１５に示す構成のガルバノミラー３０に変更しても良い。図１５に示すガルバノミラー３０は、駆動モータ３１によって図１５の矢印方向に回転駆動される。ガルバノミラー３０の回転角度に応じてレーザ光の反射方向を変更し、レーザ光を走査することができる。

以上、本発明の各実施形態、実施例、及び各種変形例の説明を、レーザ光による溝加工法を例に説明したが、本発明の方向性電磁鋼板の特徴は微細な点状溝又は点群溝からなる点列溝が適切に配置されることにある。従って、本発明で開示される通りに適切な溝が形成されるのであれば、その加工方法はレーザ加工のみに限られない、例えば、適切な点列溝のパターンに相当する凹凸形状を持つ歯形ロールや、歯形プレスを用いて機械的に溝を形成してもよい。あるいは適切なパターンでレジスト膜を鋼板表面に施して、腐食液に浸して適切な溝パターンを化学的に形成するエッチング法で形成してもよい。あるいは、非接触加工方式として、電子ビームを使う微細加工法を用いてもよい。

以上に説明した本発明の骨子を以下に纏める。
（１）すなわち、本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、
鋼板表面に沿って、圧延方向と、前記圧延方向に直交する板幅方向とを有する方向性電磁鋼板であって、
前記圧延方向が、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致しており、
前記鋼板表面に、前記板幅方向と交差する点列方向に沿って延在する点列溝を有し、
前記点列溝が、略楕円形の点状溝、または、複数の穴が直線的に連なって形成された点群溝が、複数、直線的に並んで構成され、
前記点状溝または前記点群溝の長軸が、前記点列方向に対して交差している。

（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板は、
前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１）～（式３）を満たしてもよい。
０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１）
０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式２）
｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式３）

（３）上記（１）または（２）に記載の方向性電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい：
前記点列溝が、前記複数の点状溝で構成され；
前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］としたときに、下記（式４）を満たす。
－０．３≦（Ｄ／ｄｃ）≦０．２ …（式４）
ここで、前記間隔Ｄ［μｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。

（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい：
前記点列溝が、前記複数の点状溝で構成され；
前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、前記長軸に直交する方向を前記点状溝の短軸方向とし、前記点状溝の前記短軸方向に沿った長さをｄＬ［μｍ］としたときに、下記（式５）及び（式６）を満たす。なお、長さｄｃ［μｍ］の最大値を３００００μｍとしてもよい。
１０μｍ≦ｄＬ≦３００μｍ …（式５）
ｄＬ≦ｄｃ …（式６）

（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい：
前記点列溝が、前記複数の点状溝で構成され；
前記点状溝の最大深さをｈ［μｍ］としたときに、下記（式７）を満たす。
５μｍ≦ｈ≦１００μｍ …（式７）

（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい：
前記鋼板表面上に、前記点列溝が複数本、前記圧延方向に等間隔で形成され；
互いに隣接する前記点列溝の前記圧延方向に沿った間隔をＰＬ［ｍｍ］としたときに、下記（式８）を満たす。
１ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ ・・・（式８）

（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載の電磁鋼板は、以下の構成を採用してもよい：
前記点列溝が前記板幅方向で２つ以上に分割されており、分割位置において互いに隣接する前記点列溝の端部間の前記板幅方向に沿った間隔をＤａ［ｍｍ］としたときに、下記（式９）を満たす。
－１０ｍｍ≦Ｄａ≦２ｍｍ …（式９）
ここで、前記間隔Ｄａ［ｍｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。

（８）また、本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板製造装置は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１）～（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射部と；
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光のなす前記楕円形の前記長軸の向きを調整する第１光学系と；
前記第１光学系で調整された前記レーザ光を反射することで進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと；
前記走査ミラーで反射した前記レーザ光を透過または反射し、前記鋼板表面に集光させる第２光学系と；
を有し、
前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第２光学系で前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１０）および（式１１）を満たす。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１０）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１１）

（９）また、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板製造装置は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１）～（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射部と；
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを調整する第１光学系と；
前記第１光学系で調整された前記レーザ光を透過し、前記鋼板表面に集光させる第２光学系と；
前記第２光学系を透過した前記レーザ光を反射することで進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと；
を有し、
前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第２光学系で前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１２）および（式１３）を満たす。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１２）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１３）

（１０）さらに、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板製造装置は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点群溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１）または（２）に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射部と；
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを調整する第１光学系と；
前記第１光学系で調整された前記レーザ光を透過し、前記レーザ光を複数の強度分布に分割することで、群状に連続する、連続したスポット光に変換するビーム強度分布変換素子と；
前記ビーム強度分布変換素子で変換された前記連続したスポット光を反射することで進行方向を変化させ、前記連続したスポット光の群毎の中心位置が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと；
前記走査ミラーで反射した前記連続したスポット光を透過し、前記鋼板表面に集光させる第３光学系と；
を有し、
前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記連続したスポット光の連続する方向の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第３光学系で前記鋼板表面に集光される前記連続したスポット光毎に、前記鋼板表面に前記点群溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点群溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１４）および（式１５）を満たす。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１４）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１５）

（１１）また、本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板製造方法は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して上記（１）～（７）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを調整する第１工程と；
前記長軸の向きが調整された前記レーザ光の進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる第２工程と；
前記スポット光を前記鋼板表面に集光させる第３工程と；
を有し、
前記第１工程では、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第３工程では、前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成する。

（１２）また、本発明の他の態様に係る方向性電磁鋼板製造方法は、
前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点群溝で構成された前記点列溝を形成して請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを調整する第４工程と；
前記長軸の向きが調整された前記レーザ光を複数の強度分布に分割することで、群状に連続する、連続したスポット光に変換する第５工程と；
前記連続したスポット光の前記群毎の中心位置が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる第６工程と；
前記連続したスポット光を前記鋼板表面に集光させる第７工程と；
を有し、
前記第５工程では、前記鋼板表面における前記連続したスポット光の連続する方向の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
前記第７工程では、前記鋼板表面に集光される前記連続したスポット光毎に、前記鋼板表面に前記点群溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成する。

（１３）上記（１１）または（１２）に記載の方向性電磁鋼板製造方法は、
前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点群溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１６）および（式１７）を満たしてもよい。
Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１６）
Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１７）

本発明の各態様によれば、耐繰り返し曲げ加工性の低下を抑制し、磁束密度の劣化を抑制した上で、鉄損も低減された方向性電磁鋼板を提供できる。また、この方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板製造装置及び方向性電磁鋼板製造方法を提供できる。よって、産業上の利用可能性は大である。

Ａ、Ｂ、Ｅ…レーザ加工装置、Ｃ…板幅方向、Ｇ…長軸の向き、Ｌ…圧延方向（長手方向）、Ｓ…走査方向（点列方向）、ＰＬ…間隔、θｇ…傾斜角、θｓ…走査角、１…点列溝、１Ａ…点状溝、２…方向性電磁鋼板、３…レーザ照射部、５…第１光学系、６…走査ミラー、７…第２光学系、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆ…パルスレーザ光（レーザ光）、１１…円柱レンズコリメータ、１２…ポリゴンミラー、１９…ｆθレンズ、３０…ガルバノミラー、３３…点列溝、３３Ａ…溝部、３３ａ…楕円穴、３４…ビーム分割素子（回折素子）、３５…第３光学系。

Claims (15)

1. 鋼板表面に沿って、圧延方向と、前記圧延方向に直交する板幅方向とを有する方向性電磁鋼板であって、
   前記圧延方向が、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致しており、
   前記鋼板表面に、前記板幅方向と交差する点列方向に沿って延在する点列溝を有し、
   前記点列溝が、略楕円形の点状溝が複数、直線的に並んで構成され、
   前記点状溝の長軸が、前記点列方向に対して交差しており、
   前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］としたときに、下記（式４）を満たす、
   方向性電磁鋼板。
   －０．３≦（Ｄ／ｄｃ）≦０．２ …（式４）
   ここで、前記間隔Ｄ［μｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。
2. 鋼板表面に沿って、圧延方向と、前記圧延方向に直交する板幅方向とを有する方向性電磁鋼板であって、
   前記圧延方向が、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向と一致しており、
   前記鋼板表面に、前記板幅方向と交差する点列方向に沿って延在する点列溝を有し、
   前記点列溝が、複数の穴が直線的に連なって形成された点群溝が複数、直線的に並んで構成され、
   前記点群溝の長軸が、前記点列方向に対して交差しており、
   前記点列溝が前記板幅方向で２つ以上に分割されており、分割位置において互いに隣接する前記点列溝の端部間の前記板幅方向に沿った間隔をＤａ［ｍｍ］としたときに、下記（式９）を満たす、
   方向性電磁鋼板。
   －１０ｍｍ≦Ｄａ≦２ｍｍ …（式９）
   ここで、前記間隔Ｄａ［ｍｍ］は、前記圧延方向に沿って見た視線において、前記端部同士間が互いに重なっていない場合を正の値とし、前記端部同士間が一点で接している場合を０［μｍ］とし、前記端部同士間が互いに重なっている場合を負の値とする。
3. 前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１）～（式３）を満たす、
   請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
   ０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１）
   ０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式２）
   ｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式３）
4. 前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１）～（式３）を満たす、
   請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
   ０°≦｜θｇ｜≦１０° …（式１）
   ０°＜｜θｓ｜≦３０° …（式２）
   ｜θｇ｜≦｜θｓ｜ …（式３）
5. 前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、前記長軸に直交する方向を前記点状溝の短軸方向とし、前記点状溝の前記短軸方向に沿った長さをｄＬ［μｍ］としたときに、下記（式５）及び（式６）を満たす、
   請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
   １０μｍ≦ｄＬ≦３００μｍ …（式５）
   ｄＬ≦ｄｃ …（式６）
6. 前記点状溝の最大深さをｈ［μｍ］としたときに、下記（式７）を満たす、
   請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
   ５μｍ≦ｈ≦１００μｍ …（式７）
7. 前記鋼板表面上に、前記点列溝が複数本、前記圧延方向に等間隔で形成され、
   互いに隣接する前記点列溝の前記圧延方向に沿った間隔をＰＬ［ｍｍ］としたときに、下記（式８）を満たす、
   請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
   １ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ ・・・（式８）
8. 前記鋼板表面上に、前記点列溝が複数本、前記圧延方向に等間隔で形成され、
   互いに隣接する前記点列溝の前記圧延方向に沿った間隔をＰＬ［ｍｍ］としたときに、下記（式８）を満たす、
   請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
   １ｍｍ≦ＰＬ≦１０ｍｍ ・・・（式８）
9. 前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して請求項１，３，５～７のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
   前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
   前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光のなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１光学系と、
   前記第１光学系で調整された前記レーザ光を反射することで進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと、
   前記走査ミラーで反射した前記レーザ光を透過または反射し、前記鋼板表面に集光させる第２光学系と、
   を有し、
   前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
   前記第２光学系で前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
   前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った前記間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１０）および（式１１）を満たす、
   方向性電磁鋼板製造装置。
   Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１０）
   Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１１）
10. 前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して請求項１，３，５～７のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
    前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
    前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１光学系と、
    前記第１光学系で調整された前記レーザ光を透過し、前記鋼板表面に集光させる第２光学系と、
    前記第２光学系を透過した前記レーザ光を反射することで進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと、
    を有し、
    前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
    前記第２光学系で前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
    前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った前記間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１２）および（式１３）を満たす、
    方向性電磁鋼板製造装置。
    Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１２）
    Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１３）
11. 前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点群溝で構成された前記点列溝を形成して請求項２，４，８の何れか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する装置であって、
    前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
    前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１光学系と、
    前記第１光学系で調整された前記レーザ光を透過し、前記レーザ光を複数の強度分布に分割することで、群状に連続する、連続したスポット光に変換するビーム強度分布変換素子と、
    前記ビーム強度分布変換素子で変換された前記連続したスポット光を反射することで進行方向を変化させ、前記連続したスポット光の群毎の中心位置が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる走査ミラーと、
    前記走査ミラーで反射した前記連続したスポット光を透過し、前記鋼板表面に集光させる第３光学系と、
    を有し、
    前記第１光学系は、前記鋼板表面における前記連続したスポット光の連続する方向の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
    前記第３光学系で前記鋼板表面に集光される前記連続したスポット光毎に、前記鋼板表面に前記点群溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成し、
    前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点群溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点群溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点群溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１４）および（式１５）を満たす、
    方向性電磁鋼板製造装置。
    Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１４）
    Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１５）
12. 前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点状溝で構成された前記点列溝を形成して請求項１，３，５～７のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
    前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第１工程と、
    前記長軸の向きが調整された前記レーザ光の進行方向を変化させ、前記スポット光が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる第２工程と、
    前記スポット光を前記鋼板表面に集光させる第３工程と、
    を有し、
    前記第１工程では、前記鋼板表面における前記スポット光がなす前記楕円形の前記長軸の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
    前記第３工程では、前記鋼板表面に集光される前記スポット光毎に、前記鋼板表面に前記点状溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成する、
    方向性電磁鋼板製造方法。
13. 前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点状溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点状溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点状溝の端部同士の前記板幅方向に沿った前記間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１６）および（式１７）を満たす、
    請求項１２に記載の方向性電磁鋼板製造方法。
    Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１６）
    Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１７）
14. 前記鋼板表面にレーザ光を照射することによって前記点群溝で構成された前記点列溝を形成して請求項２，４，８の何れか一項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
    前記レーザ光のスポット光を楕円形とし、前記スポット光がなす前記楕円形の長軸の向きを調整する第４工程と、
    前記長軸の向きが調整された前記レーザ光を複数の強度分布に分割することで、群状に連続する、連続したスポット光に変換する第５工程と、
    前記連続したスポット光の前記群毎の中心位置が照射される前記鋼板表面上の位置を、前記板幅方向と交差する走査方向に沿って移動させる第６工程と、
    前記連続したスポット光を前記鋼板表面に集光させる第７工程と、
    を有し、
    前記第５工程では、前記鋼板表面における前記連続したスポット光の連続する方向の向きを、前記走査方向と交差する方向に調整し、
    前記第７工程では、前記鋼板表面に集光される前記連続したスポット光毎に、前記鋼板表面に前記点群溝を形成することで、前記鋼板表面に前記点列溝を形成する、
    方向性電磁鋼板製造方法。
15. 前記レーザ光のパルス周波数をＦｓ［Ｈｚ］とし、前記鋼板表面における前記スポット光の移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、互いに隣り合う前記点群溝の前記板幅方向に沿った中心間距離をＰｃ［μｍ］とし、前記点群溝の前記長軸の方向に沿った長さをｄｃ［μｍ］とし、互いに隣接する前記点群溝の端部同士の前記板幅方向に沿った間隔をＤ［μｍ］とし、前記長軸が前記板幅方向に対してなす角度をθｇ［°］とし、前記点列方向が前記板幅方向に対してなす角度をθｓ［°］としたときに、下記（式１６）および（式１７）を満たす、
    請求項１４に記載の方向性電磁鋼板製造方法。
    Ｐｃ＝Ｄ＋ｄｃ×ｃｏｓθｇ …（式１６）
    Ｐｃ／ｃｏｓθｓ＝（Ｖｓ／Ｆｓ）×１０^６…（式１７）

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