(57)【要約】【課題】電磁鋼板を、鉄損による劣化を最小限に抑えて打抜くこと。【解決手段】電磁鋼板の打抜き加工に際し、金型に取り付ける工具であるパンチ（雄型）とダイ（雌型）に対し、打抜き加工の前に予め工具の先端を先鋭化する。先鋭化したパンチおよびダイの工具先端部は、工具半径または工具欠落幅を1.5μm以下に確保した上で、打抜き加工に一方または双方を使用する。磁区変化範囲を最小限に留める打抜き加工が実現することで、鉄損を最小限に抑止した打抜き製品の加工が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板の打抜き加工に用いる金型であって、パンチ及びダイの少なくとも一方の工具先端半径または工具欠落幅が、1.5μm以下に設定されていることを特徴とする打抜き加工用金型。
【請求項２】
パンチ及びダイの先端に対してイオン研磨を施すことにより、工具先端半径または工具欠落幅を1.5μm以下に設定することを特徴とする打抜き加工用金型の製造方法。
【請求項３】
請求項１項に記載の打抜き加工用金型を用いて、金属薄板を１枚または複数枚を積層した上で打抜き加工を行うことを特徴とする打抜き加工方法。
【請求項４】
上記金属薄板が、電磁鋼板よりなることを特徴とする請求項３に記載の打抜き加工方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の打抜き加工方法によって加工された被加工品であって、打ち抜かれた穴の断面における板厚に相当する縦寸法と、被加工品の内側に向かう板厚に相当する横寸法を備えた略正方形状の領域中で、打抜き前後で磁区の形状や寸法に変化が生じた部分が25％以下であることを特徴とする被加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打抜き加工用金型、その製造方法、打抜き加工方法及び被加工品（製品）に係り、特に、モータの鉄心等に用いられる電磁鋼板の打抜きに好適な加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素排出の抑制による地球温暖化抑止社会の実現が急がれている。自動車ではハイブリット自動車、電気自動車を中心に、モータや発電機の採用と軽量化および高性能化が求められている。
モータ用鉄心（以下モータコア）は電磁鋼板を金型で打抜いて成形し、複数枚を積層した上でカシメ、または接着や溶接により一体化して製造されている。
一体化時の板間での損失に加え、電磁鋼板の打抜き加工では、打抜き時の塑性ひずみや弾性ひずみが、鉄損の原因となることは周知の事実である。
【０００３】
電磁鋼板打抜きにおける鉄損の低減の取組みとしては、まず原因の特定として、非特許文献１に示す調査にあるように、無方向性電磁鋼板が持つ磁区が打抜き加工後に変化し、この磁区変化がヒステリシス損（履歴損）や渦電流損を引き起こして鉄損につながるなど、打抜き加工による電磁鋼板組織の変質が挙げられる。
また、電磁鋼板打抜き加工における鉄損低減の取組みとしては、特許文献１に示すように、パンチとダイの隙間であるクリアランスについて電磁鋼板の板厚比で最適値を調査した結果、板厚比７％以下のクリアランスとすることが推奨されている。
【０００４】
電磁鋼板打抜きにおける塑性ひずみ低減策としては、特許文献２に示すように、パンチにシャー角を付加することでせん断応力の集中を緩和する方法や、特許文献３に示すように、打抜き加工を行った後に再度加工影響部のみを切削加工（シェービング加工）によって切り落とす工法が開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】剪断加工による無方向性電磁鋼板の鉄損および磁区構造の変化／千田邦浩，石田昌義，中須洋一，八木正昭／電学論Ａ  １２５巻３号／２００５年／２４１〜２４６頁
【特許文献１】特開２０１６−１２９９０２号
【特許文献２】特開２０１４−２０７７８３号
【特許文献３】特開２０００−１７５４１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、せん断加工の基本となる金型構造を示した図である。
打抜き加工は、被加工材を雄型であるパンチと雌型であるダイで挟み、プレス機の変位と荷重を工具に伝えることで被加工材をせん断および破断させる、破壊を伴う工法である。
打抜き加工時に被加工材を平坦に保つためには、板押え力をストリッパープレートから被加工材に加える必要がある。
また、ストリッパープレートには、打抜き加工後に被加工材からパンチを引き剥がす役割もある。
【０００７】
打抜き加工された被加工材には、図２に示すように、だれやせん断面、破断面、かえりが形成させる。これらは総称して切り口面と呼ばれる。
切り口面の長さは、パンチとダイの隙間であるクリアランスによって変化する。
一般にクリアランスは、工具の摩耗とだれやせん断面の長さを要求品質に合致できる範囲で適性値が選択され、実加工がなされている。
【０００８】
打抜き加工中の工具にはせん断応力が加わり、このせん断応力が被加工材伝わることで変形が進行する。
図３は、パンチの工具先端Ｒを10 μm、3.0μm、1.0 μmとした場合に、せん断応力の付加範囲を板厚0.5mmの無方向性電磁鋼板で模式的に表現した図である。
この図３では、工具先端形状がマイクロメートル単位で変化しただけで、被加工材に加わる応力状態が変化することを定性的に示している。
工具先端Ｒを1.0 μmまで先鋭化した条件では、工具先端にせん断応力が集中し、且つ応力が付加される範囲が他の２条件に対して狭い範囲に集中することがわかる。
【０００９】
実加工において打抜き加工を連続して行うと、加工中に工具は被加工材から受ける反力や摩擦、被加工材の凝着などの影響を受けて摩耗する。
工具の摩耗は、被加工材を打抜き加工する際に切り口面を変化させる。だれやかえりが大きくなり、要求品質を満たさなくなった段階で工具は耐用を迎え、メンテナンスや交換といった作業に入る。
【００１０】
一般に金属材料の打抜き加工では、被加工材の打抜き端部に位置する結晶粒に、大きな相当塑性ひずみが加わり、結晶格子のゆがみ変形や変態により生じた加工影響部が残存する。
電磁鋼板の打抜き加工では、パンチが電磁鋼板を打抜く際に加工応力が加わることで、結晶粒には弾性ひずみと塑性ひずみが加わる。
【００１１】
この２種類のひずみが打抜き加工中の電磁鋼板の結晶粒に加わることにより、電磁鋼板が持つ磁区は変化する（非特許文献１）。
磁区模様幅がひずみの付加によって拡大した場合には、磁壁の移動速度が上がり、渦電流損が増大することが知られている。また、結晶粒内部に転位が生じた場合には磁壁移動が阻害され、ヒステリシス損が増大することも周知である。
したがって、電磁鋼板のせん断加工では、一般的なクリアランスの選択と切り口面長さの管理に加え、鉄損を軽減するせん断加工条件の開発が進められてきた。
【００１２】
これまでに、無方向性電磁鋼板のせん断加工における磁区変化には、弾性ひずみと塑性ひずみが影響していることが、非特許文献１によって報告されている。
また、電磁鋼板の打抜き加工におけるクリアランス選択については、特許文献１により、クリアランスを７％以下にすることが示された。
特許文献２では、パンチにシャー角と言われる角度を付けることで、磁束密度を管理する手法が示された。
また特許文献３では、非特許文献１で示された塑性ひずみ影響範囲を、別工程を設けてシェービング工法によりそぎ落とす工法が示されている。
【００１３】
特許文献１では、クリアランスや板押え力に着目し、鉄損を低減できる加工条件を示している。
しかしながら、磁区変化範囲がせん断応力によって影響を受けることを報告しているが、工具先端の工具半径や工具欠落幅が磁区に与える影響については報告していない。
したがって、工具先端形状によっては、クリアランスや板押えの最適値が変化する可能性があると考えられる。
これまでに、電磁鋼板の打抜き加工における工具先端形状が、磁区変化範囲および鉄損に与える影響についての調査はなされてきていない。
【００１４】
特許文献２では、工具製作においてシャー角を付与するため、工具製作工程が増える。特許文献３においても、せん断工程が２工程に増える。
このため、特許文献２や特許文献３では、複雑なパンチ形状や複数の工程で加工を進めるため、簡便な工具製作方法、単一の打抜き工程で鉄損を最小化できる工具製作、打抜き加工工法の開発が新たな課題として示されている。
しかし、簡便な工具や工法で鉄損を防止する対策は講じられてきていないのが実情である。
【００１５】
上述のように、現状の電磁鋼板打抜き加工では、打抜き条件の最適化から鉄損を軽減する加工条件や工法の開発が進み、実用化がなされてきていると言える。
しかしながら、鉄損軽減に向けた課題は残されており、より簡便な工具や加工条件の開発を進める余地が残されている。
【００１６】
本発明は、上述の状況に鑑み、電磁鋼板の打抜き時のひずみ影響範囲を小さく限定するために、打抜き製品の鉄損を最小限に抑止できる打抜き加工用の金型とその製造方法及び打抜き加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決して目的を達成するために、本発明に係る打抜き用工具では、パンチおよびダイの一方または双方の工具先端を先端Ｒまたは工具欠落幅で1.5μm以下に先鋭化した状態を確保することを特徴とする。
また、本発明に係る打抜き加工方法は、工具先端の先端Ｒまたは工具欠落幅を1.5μm以下とした工具を用いて、電磁鋼板を１枚または２枚以上の複数枚を積層した上で打抜き加工を行うことを特徴とする。
また、このような加工方法により、本発明に係る被加工品は、打ち抜かれた穴の断面における板厚に相当する縦寸法と、被加工品の内側に向かう板厚に相当する横寸法を備えた略正方形状の領域中で、打抜き前後で磁区の形状や寸法に変化が生じた部分（磁区影響範囲）が、25％以下に収まっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１枚または複数枚を積層した電磁鋼板の打抜き加工に際し、磁区変化範囲を最小限に留める打抜き加工が実現することで、鉄損を最小限に抑止した打抜き製品の加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る打抜き加工用金型の構成と役割を説明するための構造図である。
【図２】打抜いた穴の切り口面を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】電磁鋼板の打抜き加工に際し、工具先端Ｒに応じて被加工材に加わるせん断応力の付加範囲が変化する様子を表した模式図である。
【図４】パンチにシャー角を付与した場合における工具先端Ｒの測定位置を示す図である。
【図５】パンチ先端エッジ部がＲ形状でない場合の工具先端欠落幅を定義する図である。
【図６】ダイ先端エッジ部がＲ形状でない場合の工具先端欠落幅を定義する図である。
【図７】実施例で使用した小型サーボプレスの外観写真である。
【図８】実施例で使用したパンチおよびダイの直径測定結果とクリアランスを表した図表である。
【図９】実施例で使用しただれ大パンチ先端形状の電子顕微鏡写真および形状測定結果図である。
【図１０】実施例で使用したノーマル研削パンチ先端形状の電子顕微鏡写真および形状測定結果図である。
【図１１】実施例で使用したイオン研磨パンチ先端形状の電子顕微鏡写真および形状測定結果図である。
【図１２】実施例において加工初期段階で中間止めした試料を板厚方向に断面試料とし、電子顕微鏡で反射電子像を観察した結果を示す図である。
【図１３】実施例において、図１２の反射電子像にEBSD IPF（Inverse pole figure）ND方向の解析結果を重ね合わせた図である。
【図１４】実施例において、図１２の反射電子像にEBSD KAM（Kernel average misorientation）の解析結果を重ね合わせた図である。
【図１５】無方向性電磁鋼板の加工前の磁区構造を示す模式図である。
【図１６】実施例において、図１２(a)のだれ大パンチ中間止め試料の磁区構造を示す磁区構造画像である。
【図１７】だれ大パンチによる中間止め資料の磁区構造を示す模式図である。
【図１８】実施例において、図１２(b)のノーマル研削パンチ中間止め試料の磁区構造を示す磁区構造画像である。
【図１９】ノーマル研削パンチによる中間止め資料の磁区構造を示す模式図である。
【図２０】実施例において、図１２(c)のイオン研磨パンチ中間止め試料の磁区構造を示す磁区構造画像である。
【図２１】イオン研磨パンチによる中間止め資料の磁区構造を示す模式図である。
【図２２】実施例において、だれ大パンチを用いて打抜き加工した試料断面の磁区構造を示した磁区構造画像である。
【図２３】実施例において、ノーマル研削パンチを用いて打抜き加工した試料断面の磁区構造を示した磁区構造画像である。
【図２４】実施例において、イオン研磨パンチを用いて打抜き加工した試料断面の磁区構造を示した磁区構造画像である。
【図２５】だれ大パンチ及びノーマル研削パンチによる打抜き加工品の磁区構造を示す模式図である。
【図２６】イオン研磨パンチによる打抜き加工品の磁区構造を示す模式図である。
【図２７】比較対象領域を定義するための模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態である工具先端Ｒまたは工具欠落幅を1.5μm以下に先鋭化したパンチおよびダイによる電磁鋼板の打抜き加工方法を、図１〜図２６に基づいて詳細に説明する。
なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２１】
［発明の原理］
本発明は電磁鋼板打抜き用工具の工具先端形状を一定寸法以下に保ち、１枚から２枚以上の複数枚の電磁鋼板を打抜く際に、打抜き時のひずみ影響範囲を小さく限定することで磁区影響範囲を限定する効果を発揮し、モータコアの鉄損を軽減するものである。
【００２２】
［打抜き加工用金型の構成］
図１は、本発明に係る打抜き加工用金型10を示すものであり、パンチ12と、ダイ14と、ストリッパープレート16と、パンチプレート18と、バックプレート20と、スプリング22と、ダイプレート24と、ガイドポスト26で構成される。
【００２３】
ガイドポスト26の下端側はダイプレート24に固定されると共に、その上端側はストリッパープレート16及びパンチプレート18に形成された貫通孔内に挿通されている。
また、パンチ12の下端側はストリッパープレート16の貫通孔内に挿入されると共に、その上端側はパンチプレート18を貫通してバックプレート20に固定されている。
ストリッパープレート16とダイプレート24との間には、被加工材28としての電磁鋼板が配置されている。
【００２４】
ここで、図示しないプレス機からの押圧力がパンチプレート18に加えられると、パンチ12が下降してダイ14との間で被加工材28を打ち抜く。
この際、ストリッパープレート16に加わる板押さえ力により、被加工材28を平坦に保った状態で、パンチ12を被加工材28から引きはがすことが可能となる。
【００２５】
パンチ12およびダイ14に用いる材料には特に限定はないが、パンチ先端のエッジ部とダイ先端エッジ部の工具先端形状は、工具先端Ｒでそれぞれ1.5 μm以下に先鋭化した状態を確保する。
すなわち、図４(a)に示すように、パンチ12に予めシャー角が付与される場合には、図４(b)に示すように、パンチ底部のシャー角とパンチ側面が交わる位置のＲ部分を、「工具先端Ｒ」とする。
【００２６】
また、パンチ12の工具先端形状がＲ形状でない場合は、図５に示すように、パンチ底面側でエッジが欠けた幅Ａと、パンチ側面側でエッジ部が欠けた幅Ｂを、「工具先端欠落幅」として扱う。
この場合、幅Ａと幅Ｂは、それぞれ1.5 μm以内である状態を確保する。
【００２７】
ダイ14の工具先端形状がＲ形状でない場合は、図６に示すように、ダイ上面側でエッジが欠けた幅Ｃと、ダイ側面側でエッジ部が欠けた幅Ｄを、「工具先端欠落幅」として扱う。
この場合、幅Ｃと幅Ｄは、それぞれ1.5 μm以内である状態を確保する。
【００２８】
［打抜き材料と打抜き条件］
被加工材である電磁鋼板の板厚や積層枚数は限定しない。
また、打抜き加工条件としてのクリアランスや板押さえ力、打抜き加工速度についても限定をせず、打抜き加工を行う。
【実施例】
【００２９】
電磁鋼板打抜きにおける工具先端形状がひずみ影響範囲を限定し、磁区影響範囲を限定することを実証するため、以下の実験から効果を確かめた。
プレス機は、図７に示すように、10kNの小型サーボプレスを用いた。金型には特許第６２４０８６４号を適用した、ナノメートル精度のデジタルクリアランス調整金型を用いた。
この金型は、ダイの直下にピエゾ式のデジタル制御ステージを組み込んでおり、クリアランスの偏りを0.04 μmの分解能でデジタルに調整が可能である。
したがって、クリアランスをナノメートル単位で偏りの無い状態に保持した上で、打抜き加工を実現できる。
このため、打抜いた穴の左右に存在する結晶粒がひずみによって影響を受けた加工影響部を、偏りなく再現できる。
【００３０】
実験に使用するパンチには、超々微粒子超硬を用いた。ダイには、超微粒子超硬を用いた。
パンチ径をφ0.6 mmで設定し、クリアランスを1.8％として、ダイ径はφ0.618 mmとした。
【００３１】
パンチ先端形状は３種類を準備した。
１つ目は、通常のノーマル研削パンチの先端部をダイヤモンド砥石で研削し、先端Ｒを8 μm程度まで大きくした「だれ大パンチ」である。
２つ目は、一般的な研削仕上げを施した「ノーマル研削パンチ」である。
３つ目は、ノーマル研削パンチに対して、アルゴンイオンによる研磨を施した「イオン研磨パンチ」である。
ダイは、ノーマル研削仕上げとした。
【００３２】
製作したパンチとダイの直径と、算出したクリアランスを図８に示す。
パンチおよびダイの外径および内径は、Panasonic（登録商標）社製の超高精度三次元測定器（UA3P-400L）で測定した。
【００３３】
パンチ先端形状の電子顕微鏡結果および先端Ｒの形状測定結果を、図９〜図１１に示す。また、ダイの形状測定結果を図１２に示す。
パンチおよびダイの先端形状測定は、三鷹光器（登録商標）社製の全周三次元測定装置（MLP-3）で測定した。
【００３４】
打抜き実験は、被加工材を0.5mm厚の無方向性電磁鋼板として実施した。
上記３種類のパンチを、１つのダイで順番に打抜き加工した。
打抜き加工は、イオン研磨パンチ、ノーマル研削パンチ、だれ大パンチの順番で行った。
各パンチで、始めに被加工材がパンチに接触してから約0.1 mm位置で中間止めした試料を３ショット分製作した。
この後に、１０ショットの打抜き加工を行った。
打抜き加工速度は、実測値で4.5 mm/sである。
【００３５】
中間止めと穴を打抜いた試料を、それぞれ穴の中心位置まで機械研磨し、断面観察用試料を作成した。
機械研磨後には、アルゴンイオンで試料表面を研磨し、機械研磨によるひずみの除去を行った。
【００３６】
製作した断面観察試料を用いて電子顕微鏡によって反射電子像を取得し、この後に電子線後方解析EBSD（Electron backscatter diffraction）によって結晶方位解析を行った。
【００３７】
続いて、EBSD解析を行った試料に対しカー効果顕微鏡により磁界を±1000O e付加し、磁区画像を２３段階に分割して取得した。
磁界付加の条件は、始めに−1000Oeを付加してから＋1000Oeまで磁区反転させ、続いて−1000Oeに再度磁区反転させた。
【００３８】
磁区コントラストは、最もコントラストが強く表れた２か所のデータを取得した。
具体的には−1000Oeから＋1000Oeを付加した前半の経路における−233Oeのデータと、＋1000Oeから−1000Oeを付加した後半の経路で＋233Oeである。
【００３９】
取得した磁区コントラストでは濃淡が薄く磁区構造の判別が容易ではないため、画像処理を加えて磁区構造の判別性を上げた。
すなわち、−233Oeと＋233Oeの２つの画像を重ね、磁区反転している部分を白色、磁壁として磁区が反転していない部分を黒に表示するように、Adobe（登録商標）社製の写真編集ソフトであるPhotoshop（登録商標）Elements 2019を用いて差分画像を取得した。
この画像差分を２５５分の８の割合で白黒濃淡の強調処理を行うことで、磁区構造画像とした。
【００４０】
図１２は、パンチ接触位置から0.1 mmの位置で打抜き加工を中間止めした試料の、SEMによる反射電子像である。
(a)だれ大パンチ、(b)ノーマル研削パンチ、(c)イオン研磨パンチでそれぞれ加工された無方向性電磁鋼板の結晶粒は、パンチとダイを結ぶラインの左右に、ひずみを受けて結晶粒界が視認しにくくなった結晶粒が存在し、加工影響部が帯状に発生していることがわかる。
【００４１】
図１３は、図１２の反射電子像に対し、パンチ先端とダイ先端部を結んだ線を中心にEBSD解析を行った結果を重ね合わせた図である。
EBSD解析は、図の左右方向に180 μm、上下方向に550 μmの範囲を0.3 μmピッチで測定した。
図では、EBSD解析結果の内、IPF ND方向の測定結果を重ねている。IPF図は、結晶方位と粒界を表示可能である。
【００４２】
この図１３内に表示したEBSD IPF NDの解析結果から、(a)だれ大パンチ、(b)ノーマル研削パンチ、(c)イオン研磨パンチのそれぞれで、加工影響部における結晶粒内部の結晶方位が変化していることがわかる。パンチ先端部から被加工材内部に向かって、黒い粒界が直線的に伸びている。この直線部は転位が生じた部分であり、相当塑性ひずみが生じた部分である。
【００４３】
図１４は、図１３のEBSD IPF ND方向解析結果を、EBSDのKAM解析結果に置き換えた図である。
KAMは、測定点の隣接６点の測定点との結晶方位差を角度の平均値として表す図である。
一般に、KAMの測定結果は、相当塑性ひずみと対応することが知られている。この図から、結晶方位差が２°程度生じた図中灰色で示された部分には、各パンチで違いが表れた。
【００４４】
すなわち、(a)だれ大パンチ、(b)ノーマル研削パンチの２つのパンチでは、パンチ先端下部に灰色部分の広がりは限定されているが、(c)イオン研磨パンチでは、パンチ先端直下が黒色の結晶方位差５°が生じた部分で、この下側に灰色の結晶方位差が２°程度の部分が図の上下左右に広がっていることがわかる。
図１０で示したノーマルパンチの先端Ｒは、左右の平均で1.68 μmであり、図１１のイオン研磨パンチでは1.18 μmであった。
２つのパンチの先端Ｒ差は0.5 μmであるが、打抜き加工中に結晶方位差を２°程度生じ、相当塑性ひずみが加わる加工影響範囲が異なることが示された。
【００４５】
つぎに、打抜き加工による磁区の変化について考察する。
図１５は、加工前の無方向性電磁鋼板の磁区構造を示す模式図であり、図中白色で示された磁区と、灰色で示された磁区が任意の方向に散在しているのがわかる。
【００４６】
図１６は、図１２(a)のだれ大パンチ加工品の磁区構造を示した磁区構造画像である。磁化方向は、図で左右方向としている。
図１２(a)と図１６の対比から、図１２(a)ではひずみを確認できなかった打抜き後に残される部分（図１６の右側部分）の結晶粒には、不均質に磁区が形成されていることがわかる。
図１６の左側の打抜かれる材料側でも、複雑な磁区構造が認められる。
図中白の矢印で示した部分は、磁化方向に対して９０°回転した、図中上下（縦）方向に磁区が整列した箇所である。
図１７は、だれ大パンチによる中間止め資料の磁区構造を示す模式図であり、弾性ひずみによって図の縦方向に磁区が発生した様子が描かれている。
【００４７】
だれ大パンチでは、せん断応力はパンチ先端部に集中せず、広範に分散すると考えられる。無方向性電磁鋼板が弾性ひずみによって磁区が変化することは、非特許文献１で報告されている。
図１６の中間止め試料では、試料内部にせん断応力が弾性ひずみとして蓄積しており、図中矢印で示した縦筋状の磁区が弾性ひずみ起因である可能性がある。
縦筋状の磁区が磁化方向と９０°回転しているため、この部分は磁壁移動の阻害要因となることから、鉄損が増加すると考えられる。
【００４８】
図１８は、図１２(b)のノーマル研削パンチ中間止め加工品の磁区構造を示した磁区構造画像である。
図１２(b)と図１８の対比から、図１２(b)ではひずみを確認できなかった打抜き後に残される部分（図１８の右側部分）の結晶粒には、不均質に磁区が形成されていることがわかる。
図１８の左側の打抜かれる材料側でも、複雑な磁区構造が認められる。
図中白の矢印で示した部分は、磁化方向に対して９０°回転した、図中縦方向に磁区が整列した箇所である。
【００４９】
図１６のだれ大パンチ加工品の縦筋状の磁区は、同図右側の打抜き後に残される部分にも広がっていたが、図１８では、図中左側の打抜かれる材料部分に白矢印が集中している。
図１８には、白黒縞模様の矢印で示した磁区が灰色で拡大している範囲が存在している。この部分は、図１３(b)で結晶方位差が５°生じた部分と対応しており、相当塑性ひずみが加わることで磁区構造が変化したと考えられる。
灰色で同じ色の磁区が広がると、磁区反転時に磁壁移動が困難となり、渦電流損が増加することが知られている。
【００５０】
図１９は、ノーマル研削パンチによる中間止め資料の磁区構造を示す模式図であり、上記縦方向に発生した磁区が、打ち抜かれる材料側に存在していることが表されている。
また、塑性ひずみの影響で磁区範囲が拡大した磁区が、パンチ先端直下に存在している。
【００５１】
図２０は、図１２(c)のイオン研磨パンチ中間止め加工品の磁区構造を示した磁区構造画像である。
図１２(c)と図２０の対比から、図２０でも他のパンチ加工品と同様に、不均質に磁区構造が分布していることがわかる。
図２０では、白の矢印で示した縦筋状の磁区は３ヶ所に留まり、他パンチ加工品よりも影響範囲が少ないと言える。
白黒縞模様の矢印で示した灰色の磁区の広がりは、図１８のノーマル研削パンチ加工品よりも範囲が広がっている。この灰色磁区の広がりは、図１４(c)の結晶方位差が２°程度に広がっている部分と対応しており、相当塑性ひずみが加わった部分で磁区構造が変化したと考えられる。
【００５２】
図２１は、イオン研磨パンチによる中間止め資料の磁区構造を示す模式図であり、弾性ひずみ影響による縦方向の磁区はノーマル研削パンチ品よりも減少すると共に、塑性ひずみ影響で磁区範囲が拡大した磁区は、ノーマル研削パンチよりも範囲が拡大している。
【００５３】
図２０と図１４(c)から、イオン研磨パンチではパンチ先端からダイ先端を結んだ線状に相当塑性ひずみが集中し、且つ、図２０の白矢印で示した弾性ひずみに起因する縦筋状磁区の影響も少なくなっている。
このことは、イオン研磨パンチの先端Ｒ平均値1.18 μmによって弾性ひずみと相当塑性ひずみがパンチ先端とダイ先端を結んだ線状に集中する効果が表れ、磁区構造変化を最小に抑える効果を生んでいると言える。
【００５４】
図２２は、だれ大パンチを用いて打抜き加工を終了した試料の磁区構造画像である。
図中白黒縞模様で示した矢印部分は、磁区幅が広がり加工影響を受けた結晶粒である。
図１６の中間止めした試料に現れていた縦筋状の磁区は、消失している。このことは、今回の観察範囲では、弾性ひずみによる影響が、打抜き終了時までに白黒縞模様で示した矢印部の磁区構造変化に置き換わったと考えられる。
図２２では、観察範囲の大部分で磁区構造がせん断初期段階から大きく変化しており、既報の非特許文献１と同様の傾向を示した。
【００５５】
図２３は、ノーマル研削パンチを用いて打抜き加工を終了した試料の磁区構造画像である。
図２３のノーマル研削パンチ打抜き品は、図２２のだれ大パンチ打抜き品と同様に、打抜かれた材料内部の磁区構造は、図１８の中間止め加工時の磁区構造から大きく変化している。
通常工法である、ノーマル研削パンチ打抜き品の磁区構造は、既報の非特許文献１と同様の傾向を示した。
【００５６】
図２４は、イオン研磨パンチを用いて打抜き加工を終了した試料の磁区構造画像である。
図２４のイオン研磨パンチの磁区構造は、図２０の中間止め加工品の磁区構造から大きく変化していない。
特に、白黒縞模様矢印で示した、磁区幅拡大箇所は２か所に限定されている。
このことは、図２４のイオン研磨パンチでは、図２２、図２３で示した他の２パンチに対して、打抜き加工進行に伴って磁区構造が変化しないことが実証されたと言える。
【００５７】
図２５は、だれ大パンチ及びノーマル研削パンチによる打抜き品の磁区構造を示す模式図であり、図中の黒白で示された範囲が、せん断加工によって磁区が変化した範囲を示している。
図示の通り、せん断加工前の磁区長さをL0とし、せん断加工によって磁区が変化した部分の磁区長さをL1とすると、L1＞L0の関係が成立している。
また、せん断加工によって変化した磁区は、L1＞L0となる範囲が穴の周辺だけでなく、穴の上面側（パンチ側）や穴の下面側（ダイ側）にも広がっている。
【００５８】
これに対し図２６は、イオン研磨パンチによるせん断加工時の磁区構造を示す模式図であり、図示の通り、イオン研磨を施し、パンチ先端Ｒを1.18μmとした実施例では、磁区はせん断加工の前後でほとんど変化せず、一部が塑性ひずみによって磁区幅が拡大したのみである。
【００５９】
図２７は、打抜き後の被加工品30の断面を示す模式図であり、穴の内面の板厚に相当する縦寸法t1と、被加工品の内側に向かう板厚に相当する横寸法t2を備えた、略正方形状の比較対象領域Ｓを定義するものである。
【００６０】
ここで、図２２、図２３及び図２５から、ダレ大パンチ打抜き品とノーマル研削パンチ打抜き品の磁区は、打抜き前後で磁区の長さや幅が伸びて形状が変化した部分（磁区影響範囲）が、比較対象領域Ｓにおいて７０％程度まで広がっていることがわかる。
これに対し、図２４及び図２６で示したイオン研磨パンチ打抜き品では、磁区影響範囲は比較対象領域Ｓにおいて５％程度にとどまっている。
すなわち、イオン研磨パンチ打抜き品は、磁区影響範囲がだれ大パンチやノーマル研削パンチの打抜き品に対し、１０分の１以下に抑制できることがわかる。  
【００６１】
なお、本発明は電磁鋼板の打抜き加工に際して生じる特性劣化の低減を目的として開発されたものではあるが、打抜き加工時のひずみによる影響範囲を低減するという効果は電磁鋼板以外の金属材に広く適用可能であることは言うまでもなく、従って加工対象物が電磁鋼板に限定されることもなく、金属薄板の打抜き加工に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
10    打抜き加工用金型
12    パンチ
14    ダイ
16    ストリッパープレート
18    パンチプレート
20    バックプレート
22    スプリング
24    ダイプレート
26    ガイドポスト
28    被加工材（電磁鋼板）
30    被加工品
Ｓ    比較対象領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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