磁性材料のヒステリシス・ループと
磁化曲線
「電磁鋼板」とは?

 鉄やコバルト、ニッケルなど磁力線を通しやすい物質、いわゆる強磁性体のなかで、コスト面で有利な鉄に ケイ素(シリコーン)を加える 結晶方位のそろい方や磁区の幅をコントロールする など手を加えることで、磁気的な性質を改良した鉄板 電磁鋼板 です。

 ケイ素が含まれているところから従来は、珪素鋼板と称されていましたが現在、ケイ素を含まないものも登場しているため、電磁鋼板と呼ばれています。


電磁鋼板の結晶配列



方向性電磁鋼板の(100)極点図
「電磁鋼板」の歩み

 今から100年前、20世紀を目前に控えた1900年、イギリスのハドフィールドが、鉄心用薄鋼板にケイ素を加えることで、当時の変圧器用材料と比較して鉄損(磁化した時に鉄心が消費するエネルギーのことで、変圧器や電動機の効率を下げる要因の一つ)が非常に小さくなることを発見しました。

 これが電磁鋼板の始まりです。その後、ドイツやアメリカでの生産もスタート、生産量が増大するとともに品質の高度化も着実にまた急速に進展しました。

 1934年になってアメリカのゴスが、冷間圧延と焼鈍の組み合わせにより、圧延方向に優れた磁気特性が出ることを発見。これにより、熱間圧延製造から始まった無方向性電磁鋼板と、ゴスによる2段冷延法による方向性電磁鋼板に区別され、電磁鋼板の現在の基礎ができあがりました。

 日本では、1960年代後半から生産量が急増しました。とくに電磁鋼板の消費量と発電量には相関関係が見られ、高度経済成長期には電磁鋼板の消費量も発電量も極端な右上がりの状態にありました。

 しかし、最近では発電量は増加しているものの、電磁鋼板の消費量は伸び悩んでいます。これについては、省エネの徹底に加え、電磁鋼板の品質向上で各種電力機器の小型化が要因と考えられています。


電磁鋼板の種類
「電磁鋼板」の種類は?

 電磁鋼板は、その最も重要な特性の一つである磁気特性によって分類されますが、結晶方位のそろい方により方向性電磁鋼帯と無方向性電磁鋼帯に大別されます。

 方向性電磁鋼帯には、オリエントコア、オリエントコアハイビー、オリエントコアアイビー・レーザーなどがよく知られ、結晶の磁化容易軸をできる限り圧延方向にそろえたもの。鋼板の圧延方向に優れた磁気特性を示します。

 無方向性電磁鋼帯には、ハイライトコア、ホームコアなどがあり、鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたものです。

 このほかに、特殊用途電磁鋼帯として、鋼板の板厚を薄くして高周波特性を改善、高周波数で使用するもの、鋼板の機械強度を保証し、高速回転機用に使用するもの、優れた磁化・機械特性を有し、マグネットスイッチ用に使用するものなどがあります。

「電磁鋼板」ってどうなってるの?


電磁鋼板の製造行程

 その製造方法は複雑・多岐にわたっています。ということは当然、ノウハウにかかわる部分が大きいといわざるをえません。しかし、基本的には転炉製鋼 連続鋳造のあと、熱処理と加工を適宜組み合わせて複数回行い、表面処理の後ユーザー指定の幅、重量に仕上げるという流れになります。

 方向性電磁鋼板では、冷間圧延後の連続焼鈍後に バッチ焼鈍 が入ることが大きな特徴。この段階での2次再結晶で特定方位を持った結晶だけを大きく成長させ、方向性をもたせます。

 無方向性電磁鋼板には、コア打ち抜き加工後そのまま歪み取り焼鈍なしで使用するフルプロセス材と、打ち抜き加工後にコアを歪み取り焼鈍して使用するセミプロセス材があります。セミプロセスの場合、最終焼鈍工程を簡略化または省力化しています。
「電磁鋼板」はこんなところで活躍しています


電力の発電、送電および消費と電磁鋼板の使われている機器
(東電資料から)

 電磁鋼板の使用分野として代表的なのもは、発電所の発電機、超高圧変電所および一次、二次変電所の変圧器、工場の動力用モーターおよび変圧器、列車関係では電車用モーターおよび冷房用モーター、ビルの変圧器、冷房機、空調用モーター、蛍光灯用安定器、道路照明の安定器などが挙げられます。

 私たちの身の回りでも活躍しています。蛍光灯の安定器(トランスの一種)をはじめ、洗濯機および脱水機用モーター、フロッピーディスクドライブ内のフロッピーを回転させるモーターおよびヘッドを動かすステッピングモーターに使われています。

 そのほかにもシェーバーのモーター、冷蔵庫やエアコンのコンプレッサー用モーター、テレビの電源トランスなどにまで活躍の場を広げています。

 このように、直接私たちの目に触れることはほとんどありませんが、『電気が使われているところに電磁鋼板あり』といっても過言ではないでしょう。


出典:図解「わかる電磁鋼板」 新日本製鐵株式会社発行
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