コーテ ィングをもつ方向性珪素鋼板 の 磁 区パ ター ン測定

コーテ ィングをもつ方向性珪素鋼板 の 磁 区パ ター ン測定

(昭和

5 3

5

1

電気工学教室 (大学院) 竹

電 気 工 学 教 室 毛

電 気 工 学 教 室 藤

内 新

利 佳 隼 雄 本 .利 善 雄

Do ma i nPa t t e r nMe a s u r e me nt sf o rGr a i n‑ Or i e n t e d Si l i c o nSt e e l swi t hCo a t i ng

byShi nー i c hiTAKEUCHI Ka ne oMOHRI To k主 oFUJ I MOTO

A ne w doma i no bs e r va t i o nme t ho di sde ve l o pe dbyus i ngt hef e r r o ma g ne t i cc o l l o i df or g r a i n‑ o r i e nt e ds i l i c o ns t e e l swi t hcoa t i ng.Var i a t i o nso fdo mai n s pac i ngi nva r i o usgr a i nsw it h O rwi t ho utt e ns i l es t r e s s e sve r s usde ma gne t i z i ngf r e que nc i e sa r eme a s u r e d. The ･ e f f e c to fc o m‑

pr e s s i o no ndo mai npa t t e r nsi sal s oo bs e r ve d.Ther e l a t i o no fs ur f a c e ‑ no r ma lf l uxa tgr a i n bo unda r i e sa ndt hedo mai npa t t e r nsi nad j ac e ntgr a i nsi sc l a r i f i e dbyus i ngt hegr ai n de t e c t i on me t ho dwhi c hha vebe e npr e vi o us l yr e po r t e d.Thedo ma i no bs e r va t i o nme t ho di sco ns i de r e dt o bes ui t a bl ea swe l la st hegr ai nde t e c t i o nme t ho df o rqua l i t yco nt r o lo fgr a i n‑ o r i e nt e ds i l i c o n s t e e l swi t hc oa t i ng.

1

.

近年,電力系統のエネルギー節減の要求が高まり,低 損 ｡低騒音粋隆を有する高配向性珪素鋼板を各種変圧 用磁心 として使用することが各国で本格的に進めら ,材料の基礎特性の計測と解明が広 く試みられている｡

の方向性珪素鋼板の磁化粋性とエネルギー損の発生機 を実験的に明らかにする重要な手段として現在鋼板の 表面の磁区観察が種々行なわれているが,高配向性珪素 鋼板は張力コーティングをもつため,正確な磁化過程を 知るにはコーティングの上から磁区を観察することが必 要である｡この目的のために,ここ数年来,走査型電子 顕微鏡

( S EM)

¹⁾

²⁾

には使用し難い｡以上の観点から,著者らは今回強磁性 コロイド法を用いてコーティングの上から方向性珪素鋼 板の磁区観測を試み,鋼板に適当な垂直磁界 (数十ガウ

ス)を印加することにより,明瞭な静的蔽区パターンを 観察することに成功した0本方陰は試料の寸港に特に制 限はなく,任意の個所の任意の範囲の磁区を容易に観察 できるので,先に考案したコロイド法による結晶粒界検 出法

3)

2.

第

1

( SST)

H

第

1

第

2

,2

( HI

ZH‑ 8

3 0mm

3 2 0mm

0. 3 0mm)

3) ( a ) , ( a ′ )

, 6 0Hz

H

H*

H*

H*

2

( b ) ,( b

)

2

3

( a ) ,( a

)

6 0 Hz

5 0 Ga u s s

H*

3区肋)

‑H*を印加した場合のコロイド磁 区パターンであり, 第

3

3

これは,第

4

H

〟*

+』β

第

2

トに;‑====‑

; ‑ ー

mm

第

3

第

4

w

c Lu

RoHing

状コロイドパターンを示す領域,第 3図 (a),(b),(b′)で は

,SEM

s u p p l e me n t a r yd o ma i n 4)

｡H*

L

MAGNETI CVI EWER5 )

3.

方向性珪素鋼板の動的磁区幅は,励磁周波数の増加に 対して減少し,交流消磁状態の磁区幅は消磁周波数

fdem

の増加に対して減少することが予想される6)0 第 5図は,磁区幅の変化特性を測定する4つの結晶粒

G‑

G‑2,G‑3

G‑4

ト一･一一

一 一 一 一 ･ 一

10

mm

G‑4

8 <

第

6

5

G‑1 ,G‑2,G‑3

G‑4

2α

fdem

,2

まG‑3,G

‑4

fde

,2 0 0 Hz < fdem

2 a

fdem ‑0 . 5Hz

5 0%

に減少している.一方

,G‑

,G‑2

,' fde

2 綻 0. 2 mm ,2 綻 0 . 1 5 mm

以上の結果から高配向性珪素鋼板においては,寸法が 大なる粒子では磁化ベクトルが板面に対してβ<20の傾 斜角をもち平均磁区幅

2

2

第

7

,G‑2,G‑3

fde m ‑0. 5 ,6 0 ,4 0 0 Hz

,G‑3

2

第

5

ることが分る｡

第

8

9

1 0

2a

m

8

9

,G‑

,G 4

において張力 Uを印加した状態でん

m

,6 0 ,2 0 0Hz

,2

oG‑4

,

fde . m ‑5 Hz

2 a

( 6≧ 1. 2 k g / mm 2) ,G‑

2 a

1 0

,G‑4

f d e m‑

fdem'‑ 60

l H z ]

トー 亡

10 mlll

fdem‑ 400lHz]

(G‑ 2

)

第

7

0 100 200 3 00

Idem(Hz) 第

6

2a･fd e m

id e m‑0. 5 l Hz )

id e m ‑6 0l Hz )

id e m ‑4 0 0l Hz ]

( G‑ 3)

樹枝状磁区は不安定であるので消失し,新し

01 8 0 0 磁区

Cを印加せず交流消磁したあと,o･を印加した状態でコ ロイド磁区観察を行なったが

,2

ら

‑4

coHot d wt l h C r Qf t erfde . mwi t hO'

○. . . ‑ . . .

fdem=5( Hz)

一一^一

^{でdem=60( Hz)}

J L . ‑

fdとm=200( Hz)

㌔. ､ . A ､ ､ :ゝ ̲ + ̲ I

̲ . 一

0. 5 1 . 0 1 . 5 c r (kg/ mml)

第

8

2

･

0. 3

■=iコ E E

V O･ 2 3 Z ]

0. 1

G‑1

couoi d wi t h O ･ Qf t e r fde, n wi t h

′

､､ 〇 一一 一 も ､

､ 恥 4

〆 一 丸‑ 1 ‑ ‑ 二 二

0. . . ･ .

fdem =

一一一

fde,

.

. I A. ̲̲̲ J L rdem

･ 亨 一

̀ ′

0 ̀ ‑ 0. 5 1 . 0

> )

第

9

2α

1 . 5

G‑4

CoI L oi d wi t houtO'c r f t erfder n wi t h

*

一 fdem;5( Hz) 一 一一 fdem:60( Hz)

一 一 fdem:200( Hz)

･I:か.‑ ､1 ‑‑ ‑‑‑‑ ‑ー

〜‑■1ー‑一一一I‑J>I..I一l‑一､一､‑

0. 5 1 . 0 1 . 5 0

加 ( k g/ mm ')

第

1 0

2al

♂ ‑o〔 k g / m m 2 〕

♂ ‑ 0. 7 2〔 k g / m m 2〕

♂ ‑ 2. 1 4〔 k g / m m 2〕

第11図 (G‑ 4)

トー 一 一 ･

1 0

以上の結果から交流励磁 と同時に張力を加えると磁区 幅の変化が顕著に現われることが分かる｡第11図は

,G

‑4

m=6 0 Hz

,0 ,0･

2 ,2･ 1 4 ■ kg/ mm 2

ド図形である｡

第

1 2

P

,P

G‑3

.2 a

,fd e m ‑ 5 ,6 0 Hz

,Pm a x ≡ 0 . 6 ,0 . 4k g / mm 2

,P>Pm a

P

,id e m‑2 0 0 Hz

1 3

,id e m‑6 0 Hz

2 a‑P

G‑3

1

,G

‑3

P

, P

｡P

P

P>0. 6 k g / mm 2

G‑3

,P

=O

0 ^{0. 5 1 . 0}

p . e m( kg/ mm 2)

1 2

2

p

‑0l k g / m m 2 )

p ‑0. 7 2l k g / m m 2 ]

10mm

p

‑1. 1 7l k g / m m ² ]

第

1

(G‑ 3)

p

‑0

2 ]

1 0

p

2 〕

第

1 4

( G‑ 3)

4.

方向性珪素鋼板を板面方向に磁化すると結晶粒界に磁 極が現われ,強磁性コロイドを吸着し板面垂直磁束 ￠*

を生じるので,結晶粒界のコロイド線図形や

Ha l

第

1 5

,

鎖

』β

p ‑ 0.72

l

2 ]

であり,粒界の磁極密度 W*が

c u * ∝Ms ･ ( c o s ￠ { ‑c os Q j ) a ) *

M s ･ ( c o sO r C O

Oj)

〟S:

Ql,Qj:隣接粒子内の磁化ベクト ルの圧延方向に対する角

度

O

E ･ , Oj :

であって7),拍*Lが W*に比例することから説明される.

』β が大である場合は隣接粒子内の磁区幅の差が大とな る｡

参 考 文 献

1)B. Fu k u d ae ta

," Ob s e r va t i o nTh r o u g hSu r f a c eCO ‑

a t hg SO fDo ma i nS t r u c t u i ･ ei n3 %S i ‑ FeS h e e tb yaHi g h

vo l t a g eS c a n n i n gEl e c t r o nMi c l ･ o s C O p e ,

I NTERMAG

Co n f . 2 8 ‑ 1 , J t l n e6 ‑ 9 ,1 9 7 7a tLo sAn g e l e s .

■■■ ■■■ l l

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二 二 二二二二

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三

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田 山 刊 判 皿 F ･TT ∵ ( ..' . ..‖ ｢ "..‑....f '‑I..

二 ∵ ∵ T .二

0 S 1 S n V f )

0 2 N S 5 * ーの ̲

S S n V f)

ド‑｣ 10mm

第

1 5

3)汰. Mo h r ia n dT. Fu j i mo t o 了 ̀ Ne w Gr a i n ‑ De t e c t i o n Me t ho d sf o rGr a i n ‑ Or i e n t e dSi ‑ Few it hCo a t i n g,

t ob e p u b l i s h e di nt h ePr o c .o fSo f tMa g n e t i cMa t e r i a l s3

1 9 7 8 .

4) J . W. S h i l l i n ga n dG. L. Ho u z eJ r . , " Ma g n e t i cPr o p e r t i e s a n dDo ma i nSt r u c t u r ei nGr a i n ‑ Or i e n t e d3 % Sト Fe , "

I EEETr a m s . o nMa g n. , vo l . Ma c‑ 1 0 , p p , 1 9 5 ‑ 2 2 3 , 1 9 7 4 . 5)W. G. Mo r r i s ,J . W. S h i l l i n g ,DR. Fe c i c ha n dP. RAO ,

" Ef f e c to fFo r s t e r i t eCo a t i n g so nt h eDo ma i nS t r u c t u r e o fGr a i n ‑ Or i e n t e d 3 ‑ Pe r c e n tSi ‑ Fe

II EEETr a m s .o n Ma g n リV O l . MAG‑ 1 4 ,No . 1 , p p . 1 4 ‑ 1 6 , J a m . 1 9 7 8 . 6)K. Mo h r i , Y. Sa t o ha n dT. Fu j i mo t o 了̀ Me c ha n i s mo f

Dy n a mi cDo ma i nS i z eVa r i a t i o na n di r o nLo s s e si n Gr a i n ‑ Or i e n t e dS i ‑ FeCo r e s

I EEETr a m s .o nMa g n

MAG‑ 1 2 , No . 6 , p p . 8 4 9 ‑ 8 5 1 , No v . 1 9 7 6 .

7)S. Ch i ka z u m i , " Phy s i c so fMa g n e t i s m, " ( Bo o k)J o h n Wi l e y&So n s , Ne wYo r l ( , 1 9 6 4 , p. 2 3 4 .

(附録)コロイドパターンとSER4との比較

( b)SEW