JPH0657335A - パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法および装置 - Google Patents
パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法および装置Info
- Publication number
- JPH0657335A JPH0657335A JP4211530A JP21153092A JPH0657335A JP H0657335 A JPH0657335 A JP H0657335A JP 4211530 A JP4211530 A JP 4211530A JP 21153092 A JP21153092 A JP 21153092A JP H0657335 A JPH0657335 A JP H0657335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- less
- pulse
- laser beam
- steel sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 方向性電磁鋼板にパルスＣＯ2 レーザビーム
を照射し穴加工を施すことで、応力緩和焼鈍に耐え得る
鉄損改善特性を実現する。 【構成】 レーザ発振器としてパルス半値幅が１０ｎｓ
ｅｃ以上、１μｓｅｃ以下の初期スパイクを持ち、さら
に１００ｎｓｅｃ以上、１０μｓｅｃ以下のパルステイ
ルを有するパルスＱスイッチＣＯ2 レーザを用い、パル
スピーク部の光強度密度が２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 以上と
し、集光したレーザビームが直径１ｍｍ以下のほぼ円形
もしくは圧延方向径が１ｍｍ以下で走査方向長さが３ｍ
ｍ以下のほぼ楕円形状になるようレーザビームを制御し
て、圧延方向幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μｍ以上の凹
部がレーザ走査方向間隔２ｍｍ以下、圧延方向間隔１０
ｍｍ以下で存在するようにレーザビームを圧延方向とほ
ぼ直角に走査・照射する。
を照射し穴加工を施すことで、応力緩和焼鈍に耐え得る
鉄損改善特性を実現する。 【構成】 レーザ発振器としてパルス半値幅が１０ｎｓ
ｅｃ以上、１μｓｅｃ以下の初期スパイクを持ち、さら
に１００ｎｓｅｃ以上、１０μｓｅｃ以下のパルステイ
ルを有するパルスＱスイッチＣＯ2 レーザを用い、パル
スピーク部の光強度密度が２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 以上と
し、集光したレーザビームが直径１ｍｍ以下のほぼ円形
もしくは圧延方向径が１ｍｍ以下で走査方向長さが３ｍ
ｍ以下のほぼ楕円形状になるようレーザビームを制御し
て、圧延方向幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μｍ以上の凹
部がレーザ走査方向間隔２ｍｍ以下、圧延方向間隔１０
ｍｍ以下で存在するようにレーザビームを圧延方向とほ
ぼ直角に走査・照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は方向性電磁鋼板の応力緩
和焼鈍に耐え得る鉄損特性改善方法および装置とそれに
よって製造される製品に関し、特にパルスＣＯ2 レーザ
ビーム照射によってその磁気特性を大幅に改善する処理
方法に係わる。
和焼鈍に耐え得る鉄損特性改善方法および装置とそれに
よって製造される製品に関し、特にパルスＣＯ2 レーザ
ビーム照射によってその磁気特性を大幅に改善する処理
方法に係わる。
【０００２】
【従来技術】従来、電磁鋼板の鉄損値を改善する方法と
して、多くの手段が提唱されてきており、中でも特公昭
５７ー２２５２号公報に開示されているレーザビーム照
射による鉄損特性の改善方法は、その改善効果の大き
さ、ならびに非接触加工であることに起因する信頼性の
高さや制御性の良さから広く実用に供されている。この
方法はレーザビームを照射することによって生ずる熱衝
撃波の反力によって方向性電磁鋼板の磁区を細分化する
ことにより、ヒステリシス損失の増加を抑えたまま渦電
流損失の低下を図るものであり、上記特許公報に続いて
多くの方法が開示されてきたが、全てレーザビームの照
射条件としてはエネルギ密度ＥであるＪ／ｃｍ2 の次元
で整理されていた。
して、多くの手段が提唱されてきており、中でも特公昭
５７ー２２５２号公報に開示されているレーザビーム照
射による鉄損特性の改善方法は、その改善効果の大き
さ、ならびに非接触加工であることに起因する信頼性の
高さや制御性の良さから広く実用に供されている。この
方法はレーザビームを照射することによって生ずる熱衝
撃波の反力によって方向性電磁鋼板の磁区を細分化する
ことにより、ヒステリシス損失の増加を抑えたまま渦電
流損失の低下を図るものであり、上記特許公報に続いて
多くの方法が開示されてきたが、全てレーザビームの照
射条件としてはエネルギ密度ＥであるＪ／ｃｍ2 の次元
で整理されていた。
【０００３】しかるにレーザビームと物質との相互作用
条件は単にレーザビームのエネルギ密度Ｅのみによって
規定することはできない。すなわちエネルギ密度Ｅは、
パルスレーザの場合、パルスピークパワー密度Ｐとパル
ス半値幅Ｗの積によって定義されるものであるが、同一
のエネルギ密度Ｅに対しても種々のパルスピークパワー
密度Ｐとパルス半値幅Ｗの組合せが存在し得る。また連
続波レーザの場合は、エネルギ密度Ｅは１秒間に照射さ
れたパワー密度Ｐ′によって規定されるので、この場合
にも複数のレーザパワー密度とレーザビーム走査速度の
組合せが存在し得る。図４は、開発社刊、小林昭著「レ
ーザ加工」（１９７６）ｐ３９に示されたレーザエネル
ギとパルス幅によるレーザ加工の分類を示したものであ
り、図４のごとく同一のエネルギに対しても、パルス幅
を短くしてゆくことによって加工現象は物質の加熱のみ
の状況から溶融、蒸発へと現象が変化することが示され
ている。さらに、パルスレーザビームと連続波レーザビ
ームの間では、加工現象により大きな相違があることが
明記されている。したがって、電磁鋼板の鉄損改善処理
方法としてレーザエネルギ密度Ｅのみで条件を規定する
ことは甚だ不確定な要素を含むものである。
条件は単にレーザビームのエネルギ密度Ｅのみによって
規定することはできない。すなわちエネルギ密度Ｅは、
パルスレーザの場合、パルスピークパワー密度Ｐとパル
ス半値幅Ｗの積によって定義されるものであるが、同一
のエネルギ密度Ｅに対しても種々のパルスピークパワー
密度Ｐとパルス半値幅Ｗの組合せが存在し得る。また連
続波レーザの場合は、エネルギ密度Ｅは１秒間に照射さ
れたパワー密度Ｐ′によって規定されるので、この場合
にも複数のレーザパワー密度とレーザビーム走査速度の
組合せが存在し得る。図４は、開発社刊、小林昭著「レ
ーザ加工」（１９７６）ｐ３９に示されたレーザエネル
ギとパルス幅によるレーザ加工の分類を示したものであ
り、図４のごとく同一のエネルギに対しても、パルス幅
を短くしてゆくことによって加工現象は物質の加熱のみ
の状況から溶融、蒸発へと現象が変化することが示され
ている。さらに、パルスレーザビームと連続波レーザビ
ームの間では、加工現象により大きな相違があることが
明記されている。したがって、電磁鋼板の鉄損改善処理
方法としてレーザエネルギ密度Ｅのみで条件を規定する
ことは甚だ不確定な要素を含むものである。
【０００４】次にレーザビームと物質との相互作用条件
は上記のレーザ特性以外にも、物質によるレーザビーム
の吸収率によっても大きく左右される。光吸収率を決定
する要因は、被加工物である鋼板の表面粗さ、温度、鋼
板表面の皮膜の吸収特性、ならびにレーザ波長である。
表面粗さ、表面温度を一定にした場合の電磁鋼板表面で
のレーザパワー吸収特性の波長依存性の測定結果の一例
を図５に示す。工業的に一般に利用されているレーザは
主としてＹＡＧレーザとＣＯ2 レーザであり、それらの
代表的な発振波長は１．０６μｍと１０．６μｍであ
る。この２つの波長に対する電磁鋼板の吸収率を比較す
ると、ＹＡＧレーザの１．０６μｍでは３５〜４０％の
吸収率があるのに比べて、ＣＯ2 レーザの１０．６μｍ
では５〜１０％の吸収率と非常に低く前者の１／４〜１
／５に過ぎない。これに基づいてレーザのエネルギが鋼
板に投入されるので、その加熱、溶融、蒸発現象の変化
は大きく、レーザビームの波長による吸収率の依存性を
無視することはできない。しかるに特公昭５９ー５３６
８４号公報等においてはレーザ発振器としてはＱスイッ
チング可能なルビーレーザ、ＹＡＧレーザ、あるいはＣ
Ｏ2 レーザ、Ａｒレーザ、ＣＯレーザなどの連続発振レ
ーザ等任意のレーザを使用することができると開示され
ている。
は上記のレーザ特性以外にも、物質によるレーザビーム
の吸収率によっても大きく左右される。光吸収率を決定
する要因は、被加工物である鋼板の表面粗さ、温度、鋼
板表面の皮膜の吸収特性、ならびにレーザ波長である。
表面粗さ、表面温度を一定にした場合の電磁鋼板表面で
のレーザパワー吸収特性の波長依存性の測定結果の一例
を図５に示す。工業的に一般に利用されているレーザは
主としてＹＡＧレーザとＣＯ2 レーザであり、それらの
代表的な発振波長は１．０６μｍと１０．６μｍであ
る。この２つの波長に対する電磁鋼板の吸収率を比較す
ると、ＹＡＧレーザの１．０６μｍでは３５〜４０％の
吸収率があるのに比べて、ＣＯ2 レーザの１０．６μｍ
では５〜１０％の吸収率と非常に低く前者の１／４〜１
／５に過ぎない。これに基づいてレーザのエネルギが鋼
板に投入されるので、その加熱、溶融、蒸発現象の変化
は大きく、レーザビームの波長による吸収率の依存性を
無視することはできない。しかるに特公昭５９ー５３６
８４号公報等においてはレーザ発振器としてはＱスイッ
チング可能なルビーレーザ、ＹＡＧレーザ、あるいはＣ
Ｏ2 レーザ、Ａｒレーザ、ＣＯレーザなどの連続発振レ
ーザ等任意のレーザを使用することができると開示され
ている。
【０００５】以上のごとく、従来技術においてはレーザ
ビームと鋼板の相互作用に重大な影響を及ぼす要因であ
るレーザビームのピークパワー密度Ｐ、パルス幅Ｗ、発
振波長λを何等規定していない。
ビームと鋼板の相互作用に重大な影響を及ぼす要因であ
るレーザビームのピークパワー密度Ｐ、パルス幅Ｗ、発
振波長λを何等規定していない。
【０００６】さらにこれらの従来技術では、その照射条
件としてかなり広い範囲を規定し、かつ表面に照射痕跡
を残すことを特徴としているが、その基本はレーザビー
ム照射による熱衝撃反力による結晶粒の微細化であり、
表面形状を変化させるまでの加工は念頭に置かれていな
い。その結果、従来技術によって鉄損改善が施された電
磁鋼板を高温環境下で熱処理すると鉄損改善効果が消滅
してしまう問題点があり、特公昭５８ー５０２９８号公
報には６００℃を越える温度での熱処理において問題が
あることが明記されている。この制約は、例えば巻鉄心
のようなレーザ処理の後で歪取り焼鈍を要求するような
製品素材に対しては、従来技術を適用できないという大
きな問題点の原因となっていた。
件としてかなり広い範囲を規定し、かつ表面に照射痕跡
を残すことを特徴としているが、その基本はレーザビー
ム照射による熱衝撃反力による結晶粒の微細化であり、
表面形状を変化させるまでの加工は念頭に置かれていな
い。その結果、従来技術によって鉄損改善が施された電
磁鋼板を高温環境下で熱処理すると鉄損改善効果が消滅
してしまう問題点があり、特公昭５８ー５０２９８号公
報には６００℃を越える温度での熱処理において問題が
あることが明記されている。この制約は、例えば巻鉄心
のようなレーザ処理の後で歪取り焼鈍を要求するような
製品素材に対しては、従来技術を適用できないという大
きな問題点の原因となっていた。
【０００７】８００℃を越える応力緩和焼鈍（Stress R
elief Annealing : SRA ）を行っても鉄損改善効果が消
滅しない方向性電磁鋼板の処理方法として、Physica Sc
ripta.誌 Vol.T24, p36-41, 1988 には歯形ロールを用
いて圧延方向に直角に深さ１０〜２５μｍの溝を形成す
る方法が提示されている。この方法によれば、８５０
℃、４時間の応力緩和焼鈍を行っても、改善された鉄損
値が劣化しないことが実験的に確認されており、従来の
レーザ処理による問題点を解決できる画期的な方法であ
るが、反面接触式加工方法であること、ならびに電磁鋼
板は多量のSiを含有することから素材硬度がかなり高い
ことから、歯形ロールの寿命が短く、生産コストが大幅
に高くなるという問題点がある。その他、耐ＳＲＡ性を
実現できる電磁鋼板の鉄損改善方法として、化学的エッ
チングによる方法、アンチモン(Sb)をドープする方法等
も提唱されているが、何れも高速処理を実現する上で制
約があり、生産性を高められない問題点があった。
elief Annealing : SRA ）を行っても鉄損改善効果が消
滅しない方向性電磁鋼板の処理方法として、Physica Sc
ripta.誌 Vol.T24, p36-41, 1988 には歯形ロールを用
いて圧延方向に直角に深さ１０〜２５μｍの溝を形成す
る方法が提示されている。この方法によれば、８５０
℃、４時間の応力緩和焼鈍を行っても、改善された鉄損
値が劣化しないことが実験的に確認されており、従来の
レーザ処理による問題点を解決できる画期的な方法であ
るが、反面接触式加工方法であること、ならびに電磁鋼
板は多量のSiを含有することから素材硬度がかなり高い
ことから、歯形ロールの寿命が短く、生産コストが大幅
に高くなるという問題点がある。その他、耐ＳＲＡ性を
実現できる電磁鋼板の鉄損改善方法として、化学的エッ
チングによる方法、アンチモン(Sb)をドープする方法等
も提唱されているが、何れも高速処理を実現する上で制
約があり、生産性を高められない問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐Ｓ
ＲＡ性を有する方向性電磁鋼板の鉄損特性を改善する方
法および装置において、従来の歯形ロールやエッチング
等による処理プロセスの高コスト、低生産性の問題を解
決し、高い生産性と信頼性ならびに低コスト性を同時に
実現できる方向性電磁鋼板の鉄損改善方法ならびに装置
を提供することにある。
ＲＡ性を有する方向性電磁鋼板の鉄損特性を改善する方
法および装置において、従来の歯形ロールやエッチング
等による処理プロセスの高コスト、低生産性の問題を解
決し、高い生産性と信頼性ならびに低コスト性を同時に
実現できる方向性電磁鋼板の鉄損改善方法ならびに装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、方向性電磁鋼
板の圧延方向にほぼ直角に凹部を形成して応力緩和焼鈍
に耐え得る鉄損改善を実現する方法およびそのための装
置において、レーザ発振器としてパルス半値幅が１０ｎ
ｓｅｃ以上、１μｓｅｃ以下の初期スパイクを持ち、さ
らに１００ｎｓｅｃ以上、１０μｓｅｃ以下のパルステ
イルを有するパルスＱスイッチＣＯ2 レーザを用い、パ
ルスピーク部の光強度密度が２×１０7Ｗ／ｃｍ2 以上
とし、集光されたレーザビームが直径１ｍｍ以下のほぼ
円形もしくは圧延方向径が１ｍｍ以下で走査方向長さが
３ｍｍ以下のほぼ楕円形状になるようレーザビームを制
御して照射し、圧延方向幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μ
ｍ以上の凹部がレーザ走査方向間隔２ｍｍ以下、圧延方
向間隔１０ｍｍ以下で存在することを特徴とするパルス
ＣＯ2 レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法お
び装置である。
板の圧延方向にほぼ直角に凹部を形成して応力緩和焼鈍
に耐え得る鉄損改善を実現する方法およびそのための装
置において、レーザ発振器としてパルス半値幅が１０ｎ
ｓｅｃ以上、１μｓｅｃ以下の初期スパイクを持ち、さ
らに１００ｎｓｅｃ以上、１０μｓｅｃ以下のパルステ
イルを有するパルスＱスイッチＣＯ2 レーザを用い、パ
ルスピーク部の光強度密度が２×１０7Ｗ／ｃｍ2 以上
とし、集光されたレーザビームが直径１ｍｍ以下のほぼ
円形もしくは圧延方向径が１ｍｍ以下で走査方向長さが
３ｍｍ以下のほぼ楕円形状になるようレーザビームを制
御して照射し、圧延方向幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μ
ｍ以上の凹部がレーザ走査方向間隔２ｍｍ以下、圧延方
向間隔１０ｍｍ以下で存在することを特徴とするパルス
ＣＯ2 レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法お
び装置である。
【００１０】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。図１は、本発
明によるパルスＣＯ2 レーザを用いた耐ＳＲＡ性を有す
る方向性電磁鋼板の鉄損改善方法において、本発明の主
たる構成要素であるＱスイッチＣＯ2 レーザ共振器の構
成と、その出力パルスの電磁鋼板への照射光学系の構成
を示したものである。レーザ放電部２は、ＣＯ2レーザ
媒質であるレーザガスに連続的もしくはパルス的に放電
励起によってエネルギを供給する部分であり、レーザ共
振器を構成する全反射鏡３と全透過窓４によって大気と
遮断されている。大気中に設置された出力鏡７と全透過
窓４との間には、共焦点テレスコープ５と回転チョッパ
６によって構成されるＱスイッチング装置が設置され
る。回転チョッパ６は一定間隔でレーザビームを透過さ
せるスリットを有し、レーザ光軸上にスリットが来た時
にのみ共振器の性能指数であるＱ値が上昇することでＱ
スイッチングが実現される。ここで、ＣＯ2 レーザの回
転チョッパによるＱスイッチングの場合、耐ＳＲＡ性は
無いが電磁鋼板の鉄損改善に関して従来から用いられて
いる連続波励起ＱスイッチＹＡＧレーザにおいて問題で
あった音響光学素子の平均出力上限が原理的に無いこと
から、高平均出力化すなわち高パルス繰り返しの周波数
で高ピーク出力、高パルスエネルギの実現が可能であ
り、１０ｋＨｚ以上のパルス繰り返し周波数で２５０ｋ
Ｗ以上のピーク出力、１ｋＷ以上の平均出力が得られて
いる。これは典型的なＱスイッチＹＡＧレーザの１０台
分以上の平均出力値である。さらに、そのパルスピーク
出力は通常のパルス励起ＹＡＧレーザのそれの２５０倍
以上の値である。これら各種のパルスレーザの典型的な
発振特性を対比した結果を表１に示す。
明によるパルスＣＯ2 レーザを用いた耐ＳＲＡ性を有す
る方向性電磁鋼板の鉄損改善方法において、本発明の主
たる構成要素であるＱスイッチＣＯ2 レーザ共振器の構
成と、その出力パルスの電磁鋼板への照射光学系の構成
を示したものである。レーザ放電部２は、ＣＯ2レーザ
媒質であるレーザガスに連続的もしくはパルス的に放電
励起によってエネルギを供給する部分であり、レーザ共
振器を構成する全反射鏡３と全透過窓４によって大気と
遮断されている。大気中に設置された出力鏡７と全透過
窓４との間には、共焦点テレスコープ５と回転チョッパ
６によって構成されるＱスイッチング装置が設置され
る。回転チョッパ６は一定間隔でレーザビームを透過さ
せるスリットを有し、レーザ光軸上にスリットが来た時
にのみ共振器の性能指数であるＱ値が上昇することでＱ
スイッチングが実現される。ここで、ＣＯ2 レーザの回
転チョッパによるＱスイッチングの場合、耐ＳＲＡ性は
無いが電磁鋼板の鉄損改善に関して従来から用いられて
いる連続波励起ＱスイッチＹＡＧレーザにおいて問題で
あった音響光学素子の平均出力上限が原理的に無いこと
から、高平均出力化すなわち高パルス繰り返しの周波数
で高ピーク出力、高パルスエネルギの実現が可能であ
り、１０ｋＨｚ以上のパルス繰り返し周波数で２５０ｋ
Ｗ以上のピーク出力、１ｋＷ以上の平均出力が得られて
いる。これは典型的なＱスイッチＹＡＧレーザの１０台
分以上の平均出力値である。さらに、そのパルスピーク
出力は通常のパルス励起ＹＡＧレーザのそれの２５０倍
以上の値である。これら各種のパルスレーザの典型的な
発振特性を対比した結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】ＱスイッチＣＯ2 レーザ共振器から取り出
されたパルスレーザビーム１は、ポリゴンミラー８によ
る回転スキャナーによって電磁鋼板１０の板幅方向に走
査され、平面全反射鏡１１で反射して放物面鏡９によっ
て集光された後、電磁鋼板１０に照射される。
されたパルスレーザビーム１は、ポリゴンミラー８によ
る回転スキャナーによって電磁鋼板１０の板幅方向に走
査され、平面全反射鏡１１で反射して放物面鏡９によっ
て集光された後、電磁鋼板１０に照射される。
【００１３】図２は、パルス繰り返し周波数１２ｋＨｚ
でＱスイッチ発振した場合の、ＱスイッチＣＯ2 レーザ
パルス波形を示したものである。初期スパイク部はＱス
イッチレーザ特有のジャイアントパルス発振部であり、
その半値幅は放電励起強度、レーザ共振器長、パルス繰
り返し周波数によって逐次変化するがその範囲は１０ｎ
ｓｅｃ以上、１μｓｅｃ以下である。さらにこのＱスイ
ッチＣＯ2 レーザパルは初期スパイク後に長いテイル部
分を伴っている。これは、主としてレーザ媒質中に含ま
れるＮ2 の励起分子からＣＯ2 分子のレーザ上準位への
衝突によるエネルギ移剰によって発振しているレーザパ
ルスの一部である。このテイル部の最大長さは衝突エネ
ルギ移剰の時定数によって決定されおよそ１０μｓｅｃ
である。これは、ＱスイッチＹＡＧレーザには無いＱス
イッチＣＯ2 レーザに特有のパルステイルである。なお
回転チョッパを用いたＱスイッチングにおいては、レー
ザ光透過スリットの幅を適宜変更することによりパルス
テイル長を短くすることが可能である。
でＱスイッチ発振した場合の、ＱスイッチＣＯ2 レーザ
パルス波形を示したものである。初期スパイク部はＱス
イッチレーザ特有のジャイアントパルス発振部であり、
その半値幅は放電励起強度、レーザ共振器長、パルス繰
り返し周波数によって逐次変化するがその範囲は１０ｎ
ｓｅｃ以上、１μｓｅｃ以下である。さらにこのＱスイ
ッチＣＯ2 レーザパルは初期スパイク後に長いテイル部
分を伴っている。これは、主としてレーザ媒質中に含ま
れるＮ2 の励起分子からＣＯ2 分子のレーザ上準位への
衝突によるエネルギ移剰によって発振しているレーザパ
ルスの一部である。このテイル部の最大長さは衝突エネ
ルギ移剰の時定数によって決定されおよそ１０μｓｅｃ
である。これは、ＱスイッチＹＡＧレーザには無いＱス
イッチＣＯ2 レーザに特有のパルステイルである。なお
回転チョッパを用いたＱスイッチングにおいては、レー
ザ光透過スリットの幅を適宜変更することによりパルス
テイル長を短くすることが可能である。
【００１４】Ｑスイッチ発振時のパルス繰り返し周波数
の最大値は、共振器Ｑ値の上昇後、Ｑスイッチパルス発
振に至るまでの遅延時間と、共振器Ｑ値が低い間にレー
ザ上準位へエネルギが蓄積される時間の兼ね合いによっ
て決定されるが、一般の連続波発振ＣＯ2 レーザを用い
てＱスイッチ発振させる場合、１００ｋＨｚ程度までの
周波数が実現可能である。なお、これより周波数を下げ
てゆく場合、レーザ上準位の寿命（レーザガス組成、圧
力に依存するがおよそ５０μｓｅｃ）に相当する２０ｋ
Ｈｚ程度のパルス繰り返し周波数までの領域では、パル
スエネルギとパルス繰り返し周波数はおよそ反比例の関
係、すなわち一定のレーザ平均出力が得られる。
の最大値は、共振器Ｑ値の上昇後、Ｑスイッチパルス発
振に至るまでの遅延時間と、共振器Ｑ値が低い間にレー
ザ上準位へエネルギが蓄積される時間の兼ね合いによっ
て決定されるが、一般の連続波発振ＣＯ2 レーザを用い
てＱスイッチ発振させる場合、１００ｋＨｚ程度までの
周波数が実現可能である。なお、これより周波数を下げ
てゆく場合、レーザ上準位の寿命（レーザガス組成、圧
力に依存するがおよそ５０μｓｅｃ）に相当する２０ｋ
Ｈｚ程度のパルス繰り返し周波数までの領域では、パル
スエネルギとパルス繰り返し周波数はおよそ反比例の関
係、すなわち一定のレーザ平均出力が得られる。
【００１５】以上に示したようなＱスイッチパルスＣＯ
2 レーザを方向性電磁鋼板に照射した場合の、鉄損特性
改善に関して以下に詳細に説明する。先ず、初期スパイ
ク部のパルスピークパワー密度が鉄損特性に及ぼす影響
について、レーザ集光径を約５００μｍの一定値として
パルスピーク出力を逐次変化させてその特性を調査し
た。その結果、初期スパイク部のパルス半値幅が１０ｎ
ｓｅｃ〜１μｓｅｃのＱスイッチＣＯ2 レーザパルスの
場合、ピークパワー密度が２×１０7 Ｗ／ｃｍ2以上の
領域であれば、深さ１０μｍ以上の凹部が形成され、応
力緩和焼鈍を行ってもその鉄損改善特性が消滅しないこ
とが判明した。具体的には、ピーク出力１５０ｋＷのレ
ーザパルスを直径１ｍｍに集光した場合（ピークパワー
密度２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 ）、凹部の深さは１０μｍで
あり、同一パルスを直径０．６ｍｍに集光した場合（ピ
ークパワー密度５×１０7 Ｗ／ｃｍ2 ）、凹部の深さは
３０μｍであった。なお、ピークパワー密度が２×１０
7 Ｗ／ｃｍ2 より小さい場合、凹部が形成される条件も
あるが、その深さが不十分なため耐ＳＲＡ性が得られな
いことがわかった。さらにピークパワー密度を極端に大
きくしても、レーザビーム照射によって発生するプラズ
マによってパワーが吸収されるため、穴加工深さはパワ
ー密度を増加しても飽和するので特に上限値は無い。し
たがって、穴加工深さは１０μｍ以上の領域に、またピ
ークパワー密度としては２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 以上の域
に限定される。
2 レーザを方向性電磁鋼板に照射した場合の、鉄損特性
改善に関して以下に詳細に説明する。先ず、初期スパイ
ク部のパルスピークパワー密度が鉄損特性に及ぼす影響
について、レーザ集光径を約５００μｍの一定値として
パルスピーク出力を逐次変化させてその特性を調査し
た。その結果、初期スパイク部のパルス半値幅が１０ｎ
ｓｅｃ〜１μｓｅｃのＱスイッチＣＯ2 レーザパルスの
場合、ピークパワー密度が２×１０7 Ｗ／ｃｍ2以上の
領域であれば、深さ１０μｍ以上の凹部が形成され、応
力緩和焼鈍を行ってもその鉄損改善特性が消滅しないこ
とが判明した。具体的には、ピーク出力１５０ｋＷのレ
ーザパルスを直径１ｍｍに集光した場合（ピークパワー
密度２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 ）、凹部の深さは１０μｍで
あり、同一パルスを直径０．６ｍｍに集光した場合（ピ
ークパワー密度５×１０7 Ｗ／ｃｍ2 ）、凹部の深さは
３０μｍであった。なお、ピークパワー密度が２×１０
7 Ｗ／ｃｍ2 より小さい場合、凹部が形成される条件も
あるが、その深さが不十分なため耐ＳＲＡ性が得られな
いことがわかった。さらにピークパワー密度を極端に大
きくしても、レーザビーム照射によって発生するプラズ
マによってパワーが吸収されるため、穴加工深さはパワ
ー密度を増加しても飽和するので特に上限値は無い。し
たがって、穴加工深さは１０μｍ以上の領域に、またピ
ークパワー密度としては２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 以上の域
に限定される。
【００１６】次に、レーザピークパワー密度はピーク出
力を一定として、レーザ集光形状を変化させても制御す
ることができるので、レーザ出力を一定として集光レン
ズの焦点距離を逐次変化させながら、レーザビーム照射
による加工特性を評価した。その結果、鋼板の圧延方向
のレーザビーム径が１ｍｍを超えると加工穴径は０．５
ｍｍ以上となり、応力緩和焼鈍後の磁区細分化効果が著
しく劣化し、レーザビーム径は１ｍｍ以下とする必要が
あることがわかった。これは、レーザ加工によって形成
される歪領域が広くなり過ぎると、磁区細分化が起こり
にくくなるためと考えられる。なお、ここではレーザビ
ーム集光径、圧延方向穴径の双方とも特に下限は規定し
ていないが、これはレーザビームの集光径を無限に小さ
くすることは不可能であり、集光系の焦点距離等が与え
られると回折限界によって自ずから下限値が規定される
ためである。以上の結果からレーザビームを直径１ｍｍ
以下に集光し、そのピークパワー密度が２×１０7 Ｗ／
ｃｍ2 以上の値になるためにレーザパルスのピーク値に
要求される値としては１５０ｋＷ以上という条件とな
る。なお、レーザ光走査方向のビーム径は、圧延方向ビ
ーム径程、厳密な制約が無いこともわかった。ここで、
パルスピーク出力は近似的にはパルスエネルギと比例
し、パルスエネルギは前述のごとくパルス繰り返し周波
数と反比例するので、高パルス繰り返し周波数で低めの
ピーク出力を取り出し点状に集光することと、低パルス
繰り返し周波数で高いピーク出力を取り出し線状（楕円
形状）に集光することは等価である。このような線状集
光の鋼板幅方向への走査は図３に示すようにレーザビー
ム集光系に円柱鏡ないし円柱レンズを挿入することによ
って実現される。図において一定方向からポリゴンミラ
ー８に投入されるレーザビーム１′はポリゴンミラー８
の回転によって放物面鏡９の左側９L から右側９R に走
査され、円柱レンズ１２によって線状に集光される。な
お図中ｙ方向のレーザビーム集光径ｄy は、放物面鏡９
と円柱レンズ１２の複合焦点距離によって決定され、ま
たｘ方向の集光径ｄx は、放物面鏡９の集光特性によっ
て決定される。線状集光の場合のレーザ走査方向の長さ
は、発振器から取り出し得るピーク出力と加工条件から
要求されるピークパワー密度によって決定され、その上
限値は３ｍｍである。
力を一定として、レーザ集光形状を変化させても制御す
ることができるので、レーザ出力を一定として集光レン
ズの焦点距離を逐次変化させながら、レーザビーム照射
による加工特性を評価した。その結果、鋼板の圧延方向
のレーザビーム径が１ｍｍを超えると加工穴径は０．５
ｍｍ以上となり、応力緩和焼鈍後の磁区細分化効果が著
しく劣化し、レーザビーム径は１ｍｍ以下とする必要が
あることがわかった。これは、レーザ加工によって形成
される歪領域が広くなり過ぎると、磁区細分化が起こり
にくくなるためと考えられる。なお、ここではレーザビ
ーム集光径、圧延方向穴径の双方とも特に下限は規定し
ていないが、これはレーザビームの集光径を無限に小さ
くすることは不可能であり、集光系の焦点距離等が与え
られると回折限界によって自ずから下限値が規定される
ためである。以上の結果からレーザビームを直径１ｍｍ
以下に集光し、そのピークパワー密度が２×１０7 Ｗ／
ｃｍ2 以上の値になるためにレーザパルスのピーク値に
要求される値としては１５０ｋＷ以上という条件とな
る。なお、レーザ光走査方向のビーム径は、圧延方向ビ
ーム径程、厳密な制約が無いこともわかった。ここで、
パルスピーク出力は近似的にはパルスエネルギと比例
し、パルスエネルギは前述のごとくパルス繰り返し周波
数と反比例するので、高パルス繰り返し周波数で低めの
ピーク出力を取り出し点状に集光することと、低パルス
繰り返し周波数で高いピーク出力を取り出し線状（楕円
形状）に集光することは等価である。このような線状集
光の鋼板幅方向への走査は図３に示すようにレーザビー
ム集光系に円柱鏡ないし円柱レンズを挿入することによ
って実現される。図において一定方向からポリゴンミラ
ー８に投入されるレーザビーム１′はポリゴンミラー８
の回転によって放物面鏡９の左側９L から右側９R に走
査され、円柱レンズ１２によって線状に集光される。な
お図中ｙ方向のレーザビーム集光径ｄy は、放物面鏡９
と円柱レンズ１２の複合焦点距離によって決定され、ま
たｘ方向の集光径ｄx は、放物面鏡９の集光特性によっ
て決定される。線状集光の場合のレーザ走査方向の長さ
は、発振器から取り出し得るピーク出力と加工条件から
要求されるピークパワー密度によって決定され、その上
限値は３ｍｍである。
【００１７】次にＱスイッチＣＯ2 レーザパルスに特有
なパルステイル部分のレーザ加工特性に及ぼす影響につ
いて説明する。パルステイル部分の長さは、前述のごと
く回転チョッパのスリット幅を変えることで制御でき
る。そこでパルステイル部分の長さを逐次変化させなが
らその加工特性への影響を調べた。その結果、パルステ
イル部分が無い場合も高品質の穴加工が実現出来るが、
さらに１００ｎｓｅｃ以上のパルステイルを付加すると
穴加工部位の周囲への異物の付着状況が改善され、より
加工品質が改善されることがわかった。鋼板表面におけ
る加工部周辺の盛り上がりもしくは異物の付着は、後に
電磁鋼板を積層状態にした際に変圧器効率を大幅に劣化
させるため極力防止する必要があり、これが本発明によ
るＱスイッチＣＯ2 レーザを用いる最たる特徴の一つと
なっている。なお、このパルステイルによる効果は、テ
イル部分による鋼板の再熱効果によって初期スパイク部
の照射で発生したスパッタ等を加熱、蒸発させているも
のと思われる。
なパルステイル部分のレーザ加工特性に及ぼす影響につ
いて説明する。パルステイル部分の長さは、前述のごと
く回転チョッパのスリット幅を変えることで制御でき
る。そこでパルステイル部分の長さを逐次変化させなが
らその加工特性への影響を調べた。その結果、パルステ
イル部分が無い場合も高品質の穴加工が実現出来るが、
さらに１００ｎｓｅｃ以上のパルステイルを付加すると
穴加工部位の周囲への異物の付着状況が改善され、より
加工品質が改善されることがわかった。鋼板表面におけ
る加工部周辺の盛り上がりもしくは異物の付着は、後に
電磁鋼板を積層状態にした際に変圧器効率を大幅に劣化
させるため極力防止する必要があり、これが本発明によ
るＱスイッチＣＯ2 レーザを用いる最たる特徴の一つと
なっている。なお、このパルステイルによる効果は、テ
イル部分による鋼板の再熱効果によって初期スパイク部
の照射で発生したスパッタ等を加熱、蒸発させているも
のと思われる。
【００１８】上述のごとく、レーザビーム照射による穴
加工で導入された歪による磁区細分化効果は、圧延方向
幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μｍ以上の凹部を形成する
必要があることがわかったが、さらに鋼板表面上でのそ
の照射間隔を適宜変更して評価した結果、レーザビーム
走査方向に関しては、点状集光、線状集光の双方の条件
共、その間隔が２ｍｍ以下であることが必要である。こ
の間隔が広くなり過ぎると歪が導入されない部分の影響
が大きくなり鉄損改善効果が明確でなくなる。なお、こ
の方向の間隔の下限に関しては、従来技術の歯形ロール
で連続的な溝加工を行っていることからもわかるように
特に下限値は無い。同様に圧延方向に関しても、実験的
な評価の結果、歪導入の効果を保持するためにはその間
隔は１０ｍｍ以下とする必要があり、またその下限値は
レーザ処理による生産性の観点から自ずから決定される
が、磁気特性に関する製品品質においては特に限界は無
いことがわかった。
加工で導入された歪による磁区細分化効果は、圧延方向
幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μｍ以上の凹部を形成する
必要があることがわかったが、さらに鋼板表面上でのそ
の照射間隔を適宜変更して評価した結果、レーザビーム
走査方向に関しては、点状集光、線状集光の双方の条件
共、その間隔が２ｍｍ以下であることが必要である。こ
の間隔が広くなり過ぎると歪が導入されない部分の影響
が大きくなり鉄損改善効果が明確でなくなる。なお、こ
の方向の間隔の下限に関しては、従来技術の歯形ロール
で連続的な溝加工を行っていることからもわかるように
特に下限値は無い。同様に圧延方向に関しても、実験的
な評価の結果、歪導入の効果を保持するためにはその間
隔は１０ｍｍ以下とする必要があり、またその下限値は
レーザ処理による生産性の観点から自ずから決定される
が、磁気特性に関する製品品質においては特に限界は無
いことがわかった。
【００１９】なお、以上の本発明の説明においては、Ｑ
スイッチＣＯ2 レーザは連続波放電による連続波発振レ
ーザをＱスイッチ動作させる例を念頭に置いて示した
が、パルスピーク出力を大きくとる必要が有る場合に
は、本願発明者等が特願平３ー４２５９６号において提
示したパルス放電励起と回転チョッパＱスイッチを同期
させたＱスイッチＣＯ2 レーザを用いてもよい。さらに
Ｑスイッチングの方式としては、回転チョッパを用いる
方式を提示したが、回転ミラー、ファブリペロエタロ
ン、電気光学素子等を用いるその他のＱスイッチ方式を
適用したパルスＱスイッチＣＯ2 レーザを用いることも
可能である。さらに以上の説明においては、ＣＯ2 レー
ザのもう一つの大きな特徴である波長可変性については
特に説明しなかったが、方向性電磁鋼板に通常施される
絶縁皮膜の光吸収率の波長依存性に合わせてレーザ発振
波長を同調して照射することも可能である。
スイッチＣＯ2 レーザは連続波放電による連続波発振レ
ーザをＱスイッチ動作させる例を念頭に置いて示した
が、パルスピーク出力を大きくとる必要が有る場合に
は、本願発明者等が特願平３ー４２５９６号において提
示したパルス放電励起と回転チョッパＱスイッチを同期
させたＱスイッチＣＯ2 レーザを用いてもよい。さらに
Ｑスイッチングの方式としては、回転チョッパを用いる
方式を提示したが、回転ミラー、ファブリペロエタロ
ン、電気光学素子等を用いるその他のＱスイッチ方式を
適用したパルスＱスイッチＣＯ2 レーザを用いることも
可能である。さらに以上の説明においては、ＣＯ2 レー
ザのもう一つの大きな特徴である波長可変性については
特に説明しなかったが、方向性電磁鋼板に通常施される
絶縁皮膜の光吸収率の波長依存性に合わせてレーザ発振
波長を同調して照射することも可能である。
【００２０】
【実施例】本発明によるパルスＣＯ2 レーザを用いた方
向性電磁鋼板の鉄損改善方法を図１に示される構成を用
いて実施した。レーザ放電部２は連続波発振ＣＯ2 レー
ザの放電励起部分であり、フリーランニングモードで連
続波発振させた場合、ほぼＴＥＭ00モードで３ｋＷのレ
ーザ出力を得る能力を有する。全反射鏡３は波長１０．
５９μｍにおいて反射率９９．８％を有する多層膜蒸着
を施したＺｎＳｅ反射鏡である。全透過窓４は波長１
０．５９μｍでの無反射コーティングがほどこされたＺ
ｎＳｅ窓である。共焦点テレスコープ５は同様なコーテ
ィングが施された焦点距離１００ｍｍのＺｎＳｅレンズ
２枚によって構成される。回転チョッパ６は６０，００
０ｒｐｍで回転する金属ブレードで、チョッパブレード
上には１０〜１００ケのスリットが導入されている。し
たがって、パルス繰り返し周波数は１０〜１００ｋＨｚ
である。以上の条件でレーザをフリーランニングモード
で発振させた場合の平均出力はおよそ１２００Ｗ強であ
る。レーザ共振器から取り出されたレーザビーム１はポ
リゴンミラー８によって鋼板幅方向に３５０ｍｍにわた
って走査される。レーザビーム１は点集光の場合は、放
物面鏡９によって鋼板１０の表面上で０．５ｍｍ直径の
ビームに集光され、線集光の場合は、さらに図示されな
い円柱レンズ１２の導入によって約０．４ｍｍ×３ｍｍ
の線状ビームに集光される。
向性電磁鋼板の鉄損改善方法を図１に示される構成を用
いて実施した。レーザ放電部２は連続波発振ＣＯ2 レー
ザの放電励起部分であり、フリーランニングモードで連
続波発振させた場合、ほぼＴＥＭ00モードで３ｋＷのレ
ーザ出力を得る能力を有する。全反射鏡３は波長１０．
５９μｍにおいて反射率９９．８％を有する多層膜蒸着
を施したＺｎＳｅ反射鏡である。全透過窓４は波長１
０．５９μｍでの無反射コーティングがほどこされたＺ
ｎＳｅ窓である。共焦点テレスコープ５は同様なコーテ
ィングが施された焦点距離１００ｍｍのＺｎＳｅレンズ
２枚によって構成される。回転チョッパ６は６０，００
０ｒｐｍで回転する金属ブレードで、チョッパブレード
上には１０〜１００ケのスリットが導入されている。し
たがって、パルス繰り返し周波数は１０〜１００ｋＨｚ
である。以上の条件でレーザをフリーランニングモード
で発振させた場合の平均出力はおよそ１２００Ｗ強であ
る。レーザ共振器から取り出されたレーザビーム１はポ
リゴンミラー８によって鋼板幅方向に３５０ｍｍにわた
って走査される。レーザビーム１は点集光の場合は、放
物面鏡９によって鋼板１０の表面上で０．５ｍｍ直径の
ビームに集光され、線集光の場合は、さらに図示されな
い円柱レンズ１２の導入によって約０．４ｍｍ×３ｍｍ
の線状ビームに集光される。
【００２１】［実施例１］パルス繰り返し周波数５０ｋ
Ｈｚ、波長１０. ５９μｍのレーザビームを点集光し、
初期スパイク部のパルス半値幅２５０ｎｓｅｃ、パルス
テイル２μｓｅｃのＱスイッチＣＯ2 レーザパルスを、
初期スパイク部のピークパワー密度を５×１０7 Ｗ／ｃ
ｍ2 としてレーザ光走査方向に０. ５ｍｍ間隔、鋼板圧
延方向に６．５ｍｍ間隔で照射した。その結果、未照射
材に対する全鉄損改善率として９％の値を得、この値は
応力緩和焼鈍を施しても変化しなかった。なお、この改
善率は歯形ロールによる改善率と同等な値である。
Ｈｚ、波長１０. ５９μｍのレーザビームを点集光し、
初期スパイク部のパルス半値幅２５０ｎｓｅｃ、パルス
テイル２μｓｅｃのＱスイッチＣＯ2 レーザパルスを、
初期スパイク部のピークパワー密度を５×１０7 Ｗ／ｃ
ｍ2 としてレーザ光走査方向に０. ５ｍｍ間隔、鋼板圧
延方向に６．５ｍｍ間隔で照射した。その結果、未照射
材に対する全鉄損改善率として９％の値を得、この値は
応力緩和焼鈍を施しても変化しなかった。なお、この改
善率は歯形ロールによる改善率と同等な値である。
【００２２】［実施例２］パルス繰り返し周波数１０ｋ
Ｈｚ、波長１０. ５９μｍのレーザビームを線集光し、
初期スパイク部のパルス半値幅２００ｎｓｅｃ、パルス
テイル２. ５μｓｅｃのＱスイッチＣＯ2 レーザパルス
を、初期スパイク部のピークパワー密度を３×１０7 Ｗ
／ｃｍ2 としてレーザ光走査方向に０. ５ｍｍ間隔、鋼
板圧延方向に６．５ｍｍ間隔で照射した。その結果、実
施例１と同等な鉄損改善効果が得られた。
Ｈｚ、波長１０. ５９μｍのレーザビームを線集光し、
初期スパイク部のパルス半値幅２００ｎｓｅｃ、パルス
テイル２. ５μｓｅｃのＱスイッチＣＯ2 レーザパルス
を、初期スパイク部のピークパワー密度を３×１０7 Ｗ
／ｃｍ2 としてレーザ光走査方向に０. ５ｍｍ間隔、鋼
板圧延方向に６．５ｍｍ間隔で照射した。その結果、実
施例１と同等な鉄損改善効果が得られた。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したごとく本発明によるパル
スＣＯ2 レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法
によれば、耐ＳＲＡ性を有することから従来のレーザ照
射による製品では適用できなかった巻鉄心用素材への適
用も可能となり、その用途を大幅に広げ得る。さらに従
来からあった耐ＳＲＡ性を有する鉄損改善方法である歯
形ロール等を用いる方法に比べて、非接触加工であるこ
とから、処理に伴う部材の損耗が本質的に無いので、低
コストで高信頼性・高生産性を持つプロセスを実現でき
るという大きな利点を有する。
スＣＯ2 レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法
によれば、耐ＳＲＡ性を有することから従来のレーザ照
射による製品では適用できなかった巻鉄心用素材への適
用も可能となり、その用途を大幅に広げ得る。さらに従
来からあった耐ＳＲＡ性を有する鉄損改善方法である歯
形ロール等を用いる方法に比べて、非接触加工であるこ
とから、処理に伴う部材の損耗が本質的に無いので、低
コストで高信頼性・高生産性を持つプロセスを実現でき
るという大きな利点を有する。
【図１】本発明のパルスＣＯ2 レーザを用いた方向性電
磁鋼板の鉄損改善方法の一実施例の構成を示す模式図で
ある。
磁鋼板の鉄損改善方法の一実施例の構成を示す模式図で
ある。
【図２】ＱスイッチＣＯ2 レーザの発振波形の典型的な
測定結果例である。
測定結果例である。
【図３】線状ビーム集光光学系の構成を示した模式図で
ある。
ある。
【図４】レーザエネルギとパルス幅によるレーザ加工の
分類を示した模式図である。
分類を示した模式図である。
【図５】電磁鋼板表面でのレーザ吸収特性の波長依存性
の測定結果を示す図である。
の測定結果を示す図である。
１：パルスレーザビーム １′：ポリゴンミラーへ投入されるレーザビーム ２：レーザ放電部 ３：全反射鏡 ４：ＺｎＳｅ全透過窓 ５：共焦点テレスコープ ６：回転チョッパ ７：出力鏡 ８：ポリゴンミラー ９：放物面鏡 １０：電磁鋼板 １１：平面全反射鏡 １２：円柱レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 方向性電磁鋼板の圧延方向にほぼ直角に
凹部を形成して応力緩和焼鈍に耐え得る鉄損改善を実現
する方法において、レーザ発振器としてパルス半値幅が
１０ｎｓｅｃ以上、１μｓｅｃ以下の時間幅を持つパル
スＱスイッチＣＯ2 レーザを用い、パルスピーク部の光
強度密度が ２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 以上とし、集光され
たレーザビームが直径１ｍｍ以下のほぼ円形もしくは圧
延方向径が１ｍｍ以下で走査方向長さが３ｍｍ以下のほ
ぼ楕円形状になるようレーザビームを制御して照射し、
圧延方向幅０．５ｍｍ以下、深さ１０μｍ以上の凹部を
レーザ走査方向間隔２ｍｍ以下、圧延方向間隔１０ｍｍ
以下で生成することを特徴とするパルスＣＯ2 レーザを
用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のＱスイッチＣＯ2 レーザ
パルスがパルス半値幅が１０ｎｓｅｃ以上、１μｓｅｃ
以下の初期スパイクを持ち、さらに１００ｎｓｅｃ以
上、１０μｓｅｃ以下のパルステイルを有することを特
徴とする請求項１記載のパルスＣＯ2 レーザを用いた方
向性電磁鋼板の鉄損改善方法。 - 【請求項３】 レーザ出力窓を全透過鏡に交換したＣＯ
2 レーザと、共焦点条件を満たす１組のテレスコープ光
学系と、ＣＯ2 レーザの共振用全反射鏡と共振系を構成
する部分透過鏡と、テレスコープの共焦点位置において
レーザビームを透過・遮断するチョッパを組み合わせて
パルス半値幅が１０ｎｓｅｃ以上、１μｓｅｃ以下の初
期スパイクを持ち、１５０ｋＷ以上の初期スパイクピー
ク出力を有するレーザパルスを発振するＱスイッチＣＯ
2 レーザと、レーザビームを鋼板の圧延方向とほぼ直角
に走査するスキャナーと、鋼板表面にレーザビームをパ
ルスピーク部の光強度密度が ２×１０7 Ｗ／ｃｍ2 以
上とし、集光されたレーザビームが直径１ｍｍ以下のほ
ぼ円形もしくは圧延方向径が１ｍｍ以下で走査方向長さ
が３ｍｍ以下のほぼ楕円形状になるよう集光するレンズ
またはミラーによって構成し、電磁鋼板上に圧延方向幅
０．５ｍｍ以下、深さ１０μｍ以上の凹部をレーザ走査
方向間隔２ｍｍ以下、圧延方向間隔１０ｍｍ以下で形成
し電磁鋼板の鉄損値を改善することを特徴とするパルス
ＣＯ2 レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211530A JP2563729B2 (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211530A JP2563729B2 (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657335A true JPH0657335A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2563729B2 JP2563729B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=16607408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4211530A Expired - Lifetime JP2563729B2 (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563729B2 (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07246483A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Toshiba Corp | レーザーピーニング方法 |
| JPH07248397A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Toshiba Corp | 原子炉内構造物の補修方法およびその装置 |
| WO1997024466A1 (fr) * | 1995-12-27 | 1997-07-10 | Nippon Steel Corporation | Tole d'acier magnetique ayant d'excellentes proprietes magnetiques, et son procede de fabrication |
| WO1998032884A1 (fr) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Nippon Steel Corporation | Tole d'acier a grains orientes presentant d'excellentes caracteristiques magnetiques, procede et dispositif de fabrication |
| JPH10204533A (ja) * | 1997-01-24 | 1998-08-04 | Nippon Steel Corp | 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 |
| WO2011125672A1 (ja) | 2010-04-01 | 2011-10-13 | 新日本製鐵株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2012033197A1 (ja) | 2010-09-09 | 2012-03-15 | 新日本製鐵株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2013161863A1 (ja) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 新日鐵住金株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| DE102016208131A1 (de) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks |
| KR20170107084A (ko) | 2015-04-20 | 2017-09-22 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자기 강판 |
| KR20170107085A (ko) | 2015-04-20 | 2017-09-22 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자기 강판 |
| JP2018508645A (ja) * | 2014-12-24 | 2018-03-29 | ポスコＰｏｓｃｏ | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| KR20180073276A (ko) * | 2016-12-22 | 2018-07-02 | 주식회사 포스코 | 방향성 전기강판의 자구미세화 방법과 그 장치 |
| KR20180108838A (ko) | 2016-03-31 | 2018-10-04 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자 강판 |
| WO2019156220A1 (ja) | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板 |
| WO2020149319A1 (ja) | 2019-01-16 | 2020-07-23 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| WO2021054409A1 (ja) | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板 |
| JP2021512218A (ja) * | 2018-01-31 | 2021-05-13 | バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド | 耐応力除去焼鈍の低鉄損方向性ケイ素鋼の製造方法 |
| JP2021163943A (ja) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | 日本製鉄株式会社 | 巻鉄芯、巻鉄芯の製造方法および巻鉄芯製造装置 |
| WO2024111641A1 (ja) | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2024111642A1 (ja) | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2024219492A1 (ja) | 2023-04-20 | 2024-10-24 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| WO2025009598A1 (ja) | 2023-07-06 | 2025-01-09 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| KR20250138234A (ko) | 2023-02-16 | 2025-09-19 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 홈 가공 방법, 홈 가공 장치 및 방향성 전자 강판 |
-
1992
- 1992-08-07 JP JP4211530A patent/JP2563729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07246483A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Toshiba Corp | レーザーピーニング方法 |
| JPH07248397A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Toshiba Corp | 原子炉内構造物の補修方法およびその装置 |
| WO1997024466A1 (fr) * | 1995-12-27 | 1997-07-10 | Nippon Steel Corporation | Tole d'acier magnetique ayant d'excellentes proprietes magnetiques, et son procede de fabrication |
| WO1998032884A1 (fr) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Nippon Steel Corporation | Tole d'acier a grains orientes presentant d'excellentes caracteristiques magnetiques, procede et dispositif de fabrication |
| JPH10204533A (ja) * | 1997-01-24 | 1998-08-04 | Nippon Steel Corp | 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 |
| US6368424B1 (en) | 1997-01-24 | 2002-04-09 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheets having excellent magnetic characteristics, its manufacturing method and its manufacturing device |
| CN1083895C (zh) * | 1997-01-24 | 2002-05-01 | 新日本制铁株式会社 | 具有优良磁性能的晶粒取向性电工钢薄板及其生产工艺和设备 |
| WO2011125672A1 (ja) | 2010-04-01 | 2011-10-13 | 新日本製鐵株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| US9139886B2 (en) | 2010-04-01 | 2015-09-22 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method for producing same |
| WO2012033197A1 (ja) | 2010-09-09 | 2012-03-15 | 新日本製鐵株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| US8657968B2 (en) | 2010-09-09 | 2014-02-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing the same |
| CN104203486A (zh) * | 2012-04-27 | 2014-12-10 | 新日铁住金株式会社 | 方向性电磁钢板及其制造方法 |
| KR20140133599A (ko) | 2012-04-27 | 2014-11-19 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자 강판 및 그 제조 방법 |
| WO2013161863A1 (ja) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 新日鐵住金株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| CN104203486B (zh) * | 2012-04-27 | 2016-08-24 | 新日铁住金株式会社 | 方向性电磁钢板及其制造方法 |
| US10131018B2 (en) | 2012-04-27 | 2018-11-20 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Grain-oriented magnetic steel sheet and method of producing the same |
| JP2018508645A (ja) * | 2014-12-24 | 2018-03-29 | ポスコＰｏｓｃｏ | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| US10815545B2 (en) | 2014-12-24 | 2020-10-27 | Posco | Grain-oriented electrical steel plate and manufacturing method thereof |
| KR20170107084A (ko) | 2015-04-20 | 2017-09-22 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자기 강판 |
| KR20170107085A (ko) | 2015-04-20 | 2017-09-22 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자기 강판 |
| US10675714B2 (en) | 2015-04-20 | 2020-06-09 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet |
| US10385418B2 (en) | 2015-04-20 | 2019-08-20 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet |
| DE102016208131A1 (de) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks |
| DE102016208131B4 (de) | 2015-12-18 | 2021-10-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks |
| US10662491B2 (en) | 2016-03-31 | 2020-05-26 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet |
| KR20180108838A (ko) | 2016-03-31 | 2018-10-04 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 방향성 전자 강판 |
| KR20180073276A (ko) * | 2016-12-22 | 2018-07-02 | 주식회사 포스코 | 방향성 전기강판의 자구미세화 방법과 그 장치 |
| US11459634B2 (en) | 2018-01-31 | 2022-10-04 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Method for manufacturing stress-relief-annealing-resistant, low-iron-loss grain-oriented silicon steel |
| JP2021512218A (ja) * | 2018-01-31 | 2021-05-13 | バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド | 耐応力除去焼鈍の低鉄損方向性ケイ素鋼の製造方法 |
| US11551838B2 (en) | 2018-02-08 | 2023-01-10 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet |
| WO2019156220A1 (ja) | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板 |
| KR20210109601A (ko) | 2019-01-16 | 2021-09-06 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 방향성 전자 강판 및 그 제조 방법 |
| WO2020149319A1 (ja) | 2019-01-16 | 2020-07-23 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| US11898215B2 (en) | 2019-01-16 | 2024-02-13 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing the same |
| KR20220044350A (ko) | 2019-09-18 | 2022-04-07 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 방향성 전자 강판 |
| WO2021054409A1 (ja) | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板 |
| US12065713B2 (en) | 2019-09-18 | 2024-08-20 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet |
| JP2021163943A (ja) * | 2020-04-03 | 2021-10-11 | 日本製鉄株式会社 | 巻鉄芯、巻鉄芯の製造方法および巻鉄芯製造装置 |
| WO2024111641A1 (ja) | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2024111642A1 (ja) | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| EP4624616A1 (en) | 2022-11-22 | 2025-10-01 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor |
| EP4624615A1 (en) | 2022-11-22 | 2025-10-01 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor |
| KR20250087687A (ko) | 2022-11-22 | 2025-06-16 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 방향성 전자 강판 및 그 제조 방법 |
| KR20250091276A (ko) | 2022-11-22 | 2025-06-20 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 방향성 전자 강판 및 그 제조 방법 |
| KR20250138234A (ko) | 2023-02-16 | 2025-09-19 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 홈 가공 방법, 홈 가공 장치 및 방향성 전자 강판 |
| WO2024219492A1 (ja) | 2023-04-20 | 2024-10-24 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| EP4700144A1 (en) | 2023-04-20 | 2026-02-25 | Nippon Steel Corporation | Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for manufacturing same |
| WO2025009598A1 (ja) | 2023-07-06 | 2025-01-09 | 日本製鉄株式会社 | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2563729B2 (ja) | 1996-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2563729B2 (ja) | パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法および装置 | |
| CN100402673C (zh) | 磁特性良好的方向性电磁钢板及其制造方法 | |
| JP3152554B2 (ja) | 磁気特性の優れた電磁鋼板 | |
| US4456812A (en) | Laser treatment of electrical steel | |
| RU2509163C1 (ru) | Текстурованный лист электротехнической стали и способ его получения | |
| EP0102732B1 (en) | Laser treatment of electrical steel and optical scanning assembly thereof | |
| EP0870843A1 (en) | Magnetic steel sheet having excellent magnetic properties and method for manufacturing the same | |
| WO1998028104A1 (en) | Shifted wavelength laser processing of circuit links | |
| US5665134A (en) | Laser machining of glass-ceramic materials | |
| US12263537B2 (en) | Control device for laser annealing apparatus and laser annealing method | |
| KR100479213B1 (ko) | 자기 특성이 우수한 방향성 전기 강판 | |
| JPS6383227A (ja) | 電磁鋼板の鉄損値改善方法 | |
| JP2563730B2 (ja) | パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法 | |
| JPH0790385A (ja) | 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板 | |
| JP2007237210A (ja) | レーザ加工法及び装置 | |
| JP2002121618A (ja) | 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造装置 | |
| JPH07188774A (ja) | 方向性電磁鋼板の鉄損改善処理装置 | |
| CN119758646B (zh) | 一种提升kdp与dkdp晶体紫外光学变频性能的方法及激光装置 | |
| Megaw et al. | High-power continuous lasers and their applications | |
| JP4539002B2 (ja) | 積層フィルムコンデンサおよびその製造方法 | |
| Glotov et al. | Nature of resonator mirror damage in high-power industrial electron-beam-controlled CO2 lasers | |
| Dobbins et al. | The slab laser shows its stuff | |
| Mohamed-Seghir et al. | CuBr laser for precision machining in electronics | |
| Malikov et al. | Metal cutting by radiation from a CO2 laser with a self-filtering cavity | |
| JPH05102561A (ja) | ガスレーザ発振装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960730 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070919 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 16 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |