(57)【要約】【課題】打抜き加工による鉄損特性（打抜き加工による鉄損増加量、打抜き加工後の鉄損量）が良好な（小さな）無方向性電磁鋼板を的確かつ簡易に評価・選出することができる無方向性電磁鋼板の評価方法および製造方法を提供する。【解決手段】打抜き加工によって打抜き端面近傍に板厚方向に不均一な分布をもって発生する相当塑性歪分布と残留応力分布を打抜き加工の数値解析に基づいて演算し、その演算結果から値が定まる指標を用いて、電磁界解析を行うことなく、無方向性電磁鋼板の適性の優劣を評価する。【選択図】図９
2015193926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無方向性電磁鋼板を加工した後に生じる鉄損増加量を、予め定めた指標によって評価し、その評価結果に基づいて当該無方向性電磁鋼板の鉄損特性の良否を評価する方法であって、
前記指標は、加工の数値解析結果から値が定まる相当塑性歪分布と残留応力分布のどちらかひとつ、または両方であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の評価方法。
【請求項２】
前記指標は、相当塑性歪εｅｑ分布に関して、相当塑性歪が発生している領域内で領域積分した指標Ｉε＝∫εｅｑｄＡ、磁化される方向の応力成分σに関して、切断端面を起点とし、評価断面内を切断端面から遠ざかる任意のラインにそって、圧縮応力が発生している領域内で線積分した指標Ｉσ＝∫（σ／σＹ）ｄｓ（ここで、σＹは当該無方向性電磁鋼板の降伏応力）であることを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板の評価方法。
【請求項３】
前記指標Ｉσを電流の商用周波数における鉄損増加量の評価指標として用い、前記指標Ｉεを電流の高周波帯域での鉄損増加量の評価指標として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の無方向性電磁鋼板の評価方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の評価方法を用いて、鉄損特性が良好であると評価する評価工程を備えたことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打抜き加工による鉄損特性が良好な無方向性電磁鋼板を的確かつ簡易に評価することができる無方向性電磁鋼板の評価方法およびその評価方法を用いた無方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電磁鋼板は打抜き加工等を施されることによって、磁気特性が劣化することが知られている。中でも、鉄損が増加する鉄損劣化（鉄損増加）に関しては、結果的にその電磁鋼板を用いた部品や製品のエネルギーロスによるコストアップにつながるため、打抜き加工による鉄損増加量を小さく抑制し、ひいては打抜き加工後の鉄損量（打抜き加工前の鉄損量＋打抜き加工による鉄損増加量）を小さく抑制することが重要となる。すなわち、打抜き加工による鉄損特性（打抜き加工による鉄損増加量、打抜き加工後の鉄損量）を良好にすることが重要となる。
【０００３】
これまで、打抜き加工等が鉄損増加に及ぼす影響を調査するため、実験的あるいは数値解析的に様々なアプローチがなされている。
【０００４】
まず、実験的アプローチは数多くの事例が報告されており、ここでは割愛する。
【０００５】
一方、数値解析的アプローチとしては、非特許文献１および非特許文献２に、せん断打抜きを模擬した数値解析結果より、電磁鋼板に生じる歪や応力の分布を求め、これらと鉄損増加量との関係を調査した事例が公開されている。
【０００６】
また、特許文献１や特許文献２には、磁性体（鋼板等）を加工した際の応力を考慮して、その磁性体（鋼板等）の鉄損評価を行うシステムが開示されている。
【０００７】
また、打抜き加工とは全く異なるが、特許文献３および特許文献４には、鉄損特性の優れた一方向電磁鋼板を得るために、一方向電磁鋼板にレーザビーム照射等により歪を導入した部位近傍に生じた残留応力の板幅方向に垂直な断面における二次元分布について、圧縮残留応力を圧縮残留応力が存在する領域内で積分した値を指標として鉄損特性を評価する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４０８３１号公報
【特許文献２】特開２００９−０５２９１４号公報
【特許文献３】特開２００８−１０６２８８号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７２２１５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】藪本ら、「ハイブリッド／電気自動車の駆動モータ用電磁鋼板」、新日鉄技報第３７８号、ｐｐ．５１−５４、２００３
【非特許文献２】柏原ら、「電磁鋼板の打抜き加工による磁気特性劣化量の推定技術の開発」、電気学会論文誌Ａ、Ｖｏｌ．１３１、Ｎｏ．７、ｐｐ．５６７−５７４、２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的には、素材として鉄損がより低い電磁鋼板をモータやトランス等の部品や製品に適用すれば、部品や製品としての鉄損が低く抑えられる。しかし、素材の鉄損性能の優劣と、組上げた部品や製品の鉄損性能の優劣が一致しないことがある。
【００１１】
その理由として、一つに打抜き加工等による電磁鋼板の鉄損劣化があり、他にその部品や製品の適用周波数帯の違いによる鉄損特性への影響も考えられる。
【００１２】
したがって、電磁鋼板の加工条件や、電磁鋼板からなる部品や製品の使用条件などに応じて、部品や製品の鉄損が最も小さくなる電磁鋼板が存在することになるが、加工条件や使用条件等を考慮して適正な電磁鋼板か否かを評価する作業は、実際に試作品を作った上で評価を行うなど、非常に工数やコストがかかっているのが実情である。
【００１３】
これに対し、上述したように、数値解析を活用する取り組み（非特許文献１、２、特許文献１〜４）があるが、それぞれ以下のような問題がある。
【００１４】
まず、非特許文献１、２については、大きく分けて二つの問題点がある。一つは、打抜き加工を模擬した数値解析における打抜き端面形状の解析精度であり、もう一つは、その後に必要となる電磁界解析（電磁場解析）の問題である。
【００１５】
まず、一つ目の問題点である、打抜き端面形状の解析精度については、非特許文献１、２に示された打抜き端面形状の解析結果は、実際より早い段階で材料（電磁鋼板）が切断・分離されてしまっていると判断され、解析精度が高いとは言い難い。
【００１６】
具体的には、数値解析上、打抜き工具の刃先が板厚方向にわずかに押し込まれた状態で、即座に破断してしまっていることにある。その結果、実際に比べて、打抜き端面におけるせん断面長さが短く、また「だれ」が非常に小さい。ちなみに、だれとは、図１に模式的に示すように、打抜き端面近傍が打抜き方向に頭を垂れるように変形した部位もしくはその変形量である。
【００１７】
例えば、非特許文献１の図８では、打抜き端面である左端の形状や傾斜が実験と解析結果で明らかに異なっており、上面左端付近のだれの大きさにも乖離が見られる。
【００１８】
また、非特許文献２のＦｉｇ．１１においては、板厚の１２／５０、すなわち板厚の２４％分だけパンチが材料に食い込んだ時点で、板厚方向に破断が貫通している解析結果が開示されている。しかし、実際には、図２（凹凸部断面の模式図）と図３（断面の光学顕微鏡写真）に例示するような、深さが板厚の約半分（図３では、板厚の約２／３）程度もある丸かしめ用の凹凸加工部が成形できており、数値解析上は打抜き破断が実際よりも早く生じてしまっていることが容易に類推される。
【００１９】
数値解析結果において、破断発生が実際より早く、その結果、だれを小さく見積もった場合、端面近傍の変形状態を過小評価していることを意味し、歪の大きさだけでなく、歪が加わった領域の大きさ、引いては打抜き端面付近に発生・残留する応力の大きさや応力発生領域に直結するので、この点から、非特許文献１、２に示された解析結果は、歪や応力分布の解析精度が高いとは言い難い。
【００２０】
次に、二つ目の問題点である、せん断打抜き解析に引き続いて行う電磁界解析については、非特許文献１、２における電磁界解析の趣旨に基づくと、歪や応力が付与された場合の磁気特性変化（劣化）の基礎データを参照した上で、せん断打抜き後の歪分布や応力分布を考慮して、磁気特性劣化を予測することになる。
【００２１】
そのため、例えば、非特許文献２においては、電磁場解析の要素分割を打抜き解析で用いたものと共通にして、歪や応力の参照を容易にするなど、特別な注意を払っており、通常の電磁場解析とは異なって、板厚方向にも要素分割を施している。打抜き形状が短冊状の矩形板であれば、この解析モデルの適用は何ら問題ないが、例えばモータコアに代表されるような複雑な形状を打抜いた場合には、大規模な３次元解析が必要となり、実際上解析は不可能となる。
【００２２】
また、非特許文献２のＦｉｇ．１２〜Ｆｉｇ．１４に示される応力レベルや塑性歪を変化させた場合の電磁鋼板の磁気特性変化に関する詳細なデータが必要となる。これらのデータを採取し、整理してデータベース化することを待って、初めて上記の趣旨に沿った電磁場解析が可能となる。逆に言えば、このデータベースがない材質に対しては、同じような電磁界解析が適用できない。
【００２３】
一方、上述したように、特許文献１や特許文献２には、磁性体（鋼板等）を加工した際の応力を考慮して、その磁性体（鋼板等）の鉄損評価を行うシステムが開示されている。しかし、特許文献１、２では、応力に関しては解析により求めるとあるが、加工歪による影響には一切触れられていない。また、特許文献２では、用いられた相当応力の式から、打抜き加工部に見られる板厚方向に不均一に分布する応力については、元来その特性を考慮する意図がなく、基本的に焼きばめ等の板厚方向に一様な応力のみを意図していることが明白である。少なくとも、打抜き加工後の板厚方向に分布する歪や応力分布を抽出し、考慮する手法は開示されていない。
【００２４】
また、上述したように、特許文献３、４においては、鉄損特性の優れた一方向電磁鋼板を得るために、一方向電磁鋼板にレーザビーム照射等により歪を導入した部位近傍に生じた残留応力の板幅方向に垂直な断面における二次元分布について、圧縮残留応力を圧縮残留応力が存在する領域内で積分した値を指標として評価する手法が開示されている。しかし、特許文献３、４では、指標として圧縮残留応力をその作用領域で面積分した値、すなわちトータルの圧縮力を用いており、詳細は後述する実施例で示すが、結果として異なる電磁鋼板の比較として用いることは難しい。発生する圧縮応力の値は、強度レベルが異なる電磁鋼板の間で、直接絶対値比較することはできず、また、特許文献３の図５に顕著に示されているように、当該指標には鉄損が極小となる指標の値もしくはその範囲があって、その適正範囲も材料毎に違うことが容易に類推されるからである。
【００２５】
以上述べたように、従来の手法では、打抜き加工等による歪や応力を精度良く評価しておらず、またそれらによる影響を考慮した電磁界解析を行うには、大量の磁化特性データを必要とすることを含めて、非常に煩雑で、また実用的打抜き形状への適用は困難でもあった。
【００２６】
本発明は、電磁鋼板のうち無方向性電磁鋼板に限定して、上記のような問題点を克服し、打抜き加工による鉄損特性（打抜き加工による鉄損増加量、打抜き加工後の鉄損量）が良好な（小さな）無方向性電磁鋼板を的確かつ簡易に評価・選出することができる無方向性電磁鋼板の評価方法およびその評価方法を用いた無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００２８】
［１］無方向性電磁鋼板を加工した後に生じる鉄損増加量を、予め定めた指標によって評価し、その評価結果に基づいて当該無方向性電磁鋼板の鉄損特性の良否を評価する方法であって、前記指標は、加工の数値解析結果から値が定まる相当塑性歪分布と残留応力分布のどちらかひとつ、または両方であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の評価方法。
【００２９】
［２］前記指標は、相当塑性歪εｅｑ分布に関して、相当塑性歪が発生している領域内で領域積分した指標Ｉε＝∫εｅｑｄＡ、磁化される方向の応力成分σに関して、切断端面を起点とし、評価断面内を切断端面から遠ざかる任意のラインにそって、圧縮応力が発生している領域内で線積分した指標Ｉσ＝∫（σ／σＹ）ｄｓ（ここで、σＹは当該無方向性電磁鋼板の降伏応力）であることを特徴とする前記［１］に記載の無方向性電磁鋼板の評価方法。
【００３０】
［３］前記指標Ｉσを電流の商用周波数における鉄損増加量の評価指標として用い、前記指標Ｉεを電流の高周波帯域での鉄損増加量の評価指標として用いることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の無方向性電磁鋼板の評価方法。
【００３１】
［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の評価方法を用いて、鉄損特性が良好であると評価する評価工程を備えたことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００３２】
本発明においては、加工による鉄損特性（加工による鉄損増加量、または／および、加工後の鉄損量）が良好な（小さな）無方向性電磁鋼板を的確かつ簡易に評価・選出することができる。
【００３３】
すなわち、本発明は、加工による鉄損増加量を数値解析にて簡便に評価でき、その際に、電磁界解析および電磁界解析に必要となる膨大なデータを必要としない。したがって、例えば、新開発の無方向性電磁鋼板の引張試験特性がわかった時点で、加工の数値解析を行い、本発明によって鉄損劣化量を予測することができ、他の無方向性電磁鋼板との優劣も把握することができる。また、無方向性電磁鋼板の適性として、適用する部品や製品の周波数帯に関する評価も可能となる。加えて、非常に工数を要する磁化特性の応力や歪に対する影響度データを採取する前にこれらの評価が可能となる。
【００３４】
本発明を活用することにより、部品や製品開発時における無方向性電磁鋼板の選定において、適材の絞り込みが容易かつ的確となり、結果的に工数削減と開発期間短縮を図ることができる。一方で、無方向性電磁鋼板用の材料開発において、新規開発材の簡易評価指標として評価に用いることができ、材料開発を効率化する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】打抜き端面形状の模式図である。
【図２】丸カシメ用の凹凸部の断面模式図である。
【図３】丸カシメ部断面の光学顕微鏡写真例である。
【図４】狭幅短冊板による加工影響度調査サンプルの説明図である。
【図５】鉄損増加量ΔＷ１５／５０の測定結果である。
【図６】鉄損増加量ΔＷ１０／４００の測定結果である。
【図７】打抜き解析結果による相当塑性歪分布の一例を示す図である。
【図８】打抜き解析結果による磁化方向応力σｚ（紙面垂直方向応力）分布の一例を示す図である。
【図９】鉄損増加量ΔＷ１５／５０と圧縮応力の線積分値（指標８）との相関を示す図である。
【図１０】鉄損増加量ΔＷ１０／４００と相当塑性歪の領域積分（指標３）との相関を示す図である。
【図１１】指標１による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図１２】指標１による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図１３】指標２による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図１４】指標２による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図１５】指標３による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図１６】指標３による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図１７】指標４による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図１８】指標４による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図１９】指標５による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図２０】指標５による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図２１】指標６による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図２２】指標６による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図２３】指標７による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図２４】指標７による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図２５】指標８による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測精度を示す図である。
【図２６】指標８による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測精度を示す図である。
【図２７】評価指標｜Ｉσ｜による材料比較を行った図である。
【図２８】評価指標Ｉε／ｔによる材料比較を行った図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、無方向性電磁鋼板を加工した際に生じる鉄損増加量を簡便に予測できる指標を新たに見出し、その評価指標を用いて無方向性電磁鋼板の鉄損特性の優劣を評価するものである。すなわち、加工によって、切断面である切断端面近傍に板厚方向に不均一な分布をもって発生する相当塑性歪分布と残留応力分布を加工の数値解析に基づいて演算し、その演算結果から値が定まる指標を用いて、電磁界解析を行うことなく、無方向性電磁鋼板の鉄損特性の優劣を評価するものである。
【００３７】
ここでは、加工手段として、打抜き加工を適用した場合を例に説明する。
【００３８】
打抜き加工の場合は、まず打抜き加工の数値解析結果から相当塑性歪分布と残留応力分布を評価する鋼板表面に垂直な断面を決定する。この断面を以下「評価断面」とも称し、切断端面に垂直かつ鋼板表面にも垂直な断面である。ここで、評価指標として、相当塑性歪εｅｑ分布に関して、相当塑性歪が発生している領域内で領域積分した指標Ｉε＝∫εｅｑｄＡ、または／および、磁化される方向の応力成分σに関して、打抜き端面（打抜き加工の場合の切断端面）を起点とし、評価断面内を打抜き端面から遠ざかる任意のラインにそって、圧縮応力が発生している領域内で線積分した指標Ｉσ＝∫（σ／σＹ）ｄｓ（ここで、σＹは当該無方向性電磁鋼板の降伏応力）を用いる。
【００３９】
なお、上記の積分におけるｄＡのＡは面積であり、ｄｓのｓは長さである。また、以下に述べる周波数は、励磁電流の周波数のことである。
【００４０】
そして、後述する実施例で示すように、指標Ｉε＝∫εｅｑｄＡは高周波帯域での鉄損増加量ΔＷ１０／４００（ここでは、磁束密度１．０Ｔ、周波数４００Ｈｚにおける鉄損増加量であることを示す）と、指標Ｉσ＝∫（σ／σＹ）ｄｓは商用周波帯における鉄損増加量ΔＷ１５／５０（ここでは、磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損増加量であることを示す）とそれぞれ非常に相関が高く、その大小関係も合致することを見出した。よって、これらの指標単独、もしくは、打抜き加工前の鉄損量と打抜き加工による鉄損増加量の和をもって、打抜き加工による鉄損増加を考慮した優劣を評価することが可能となる。
【００４１】
ここで、高周波帯域（ここでは、４００Ｈｚ）での鉄損増加に関しては、表皮効果の観点から、材料の表層部に特徴的な分布形態を有する歪（ここでは、相当塑性歪εｅｑ）との相関が高く、商用周波数（ここでは、５０Ｈｚ）での鉄損増加に関しては、打抜き端面付近の材料断面全体かつ板厚中心付近においても特徴的な分布形態を有する応力（ここでは、磁化される方向の圧縮応力σ）との相関が高いことがわかった。詳細は図７を用いて後述するが、相当塑性歪εｅｑは、材料の表層部において、打抜き端面から離れた深い位置まで発生している。また、詳細は図８を用いて後述するが、圧縮応力σは、概略板厚中心部において打抜き端面から遠く離れた位置まで作用している。なお、圧縮応力σに関しては、それぞれの材料の降伏応力σＹで基準化した値を用いることで、材料強度が異なる鋼板どうしでも指標を比較できるようにしている。これは、通常、塑性加工後の残留応力については、特段の応力緩和処理を施さなければ、材料強度、特に降伏応力σＹに応じて、これが高い材料の方が、より絶対値の大きな応力が残留することに基づいている。
【００４２】
なお、磁化される方向の応力（特に圧縮応力）や塑性歪に関しては、透磁率の低下を招き、鉄損の増大に密接に関与するため、これらは鉄損劣化との関連が強いことを述べておく。
【００４３】
ちなみに、上述のように、商用周波数５０Ｈｚと比較的高い周波数４００Ｈｚの二つの周波数のみで評価することに関しては、更に他の周波数帯域を網羅した指標を見出すことが望ましいものの、上述のように、それぞれの周波数における鉄損増加量が、材料の板厚中心付近に特徴を有する圧縮応力σ、材料の表層付近に特徴を有する相当塑性歪εｅｑと相関があることから、鉄損増加に対する板厚方向の影響範囲として、代表的な周波数を選択している。
【００４４】
なお、部品や製品の適用環境に応じ、商用周波帯における鉄損増加量と高周波帯域での鉄損増加量のどちらか一方の特性が優れていればよい場合もあれば、その両方が優れている必要がある場合もあるので、それぞれの場合に応じて、用いる指標を定めればよい。
【００４５】
そして、指標Ｉσの絶対値｜Ｉσ｜が０．０５ｍｍ以下（｜Ｉσ｜≦０．０５ｍｍ）、または／および、指標Ｉεを一般化のために板厚ｔで除した値Ｉε／ｔが０．０３３ｍｍ以下（Ｉε／ｔ≦０．０３３ｍｍ）であれば、当該無方向性電磁鋼板の鉄損特性は良好であると評価するようにしてもよい。
【００４６】
そして、上記の評価方法を用いた無方向性電磁鋼板の製造方法として、以下に述べるように、フィードバックを行うことが望ましい。
【００４７】
すなわち、まずは、所定の方法により製造された無方向性電磁鋼板から、図４（ａ）に例示する、磁気特性評価用試験片（通常、試験片の長辺が圧延方向のものと板幅方向のものの両方を用いる）を切り出して磁気特性評価を行い、電磁鋼板としての鉄損量を求める。通常、この工程は、電磁鋼板の製品品質保証上、製造されたコイルごとに定常的に行われることが多い。加えて、一般の無方向性電磁鋼板では必ずしも実施されていない引張試験を実施する。例えば、ＪＩＳ５号などの引張試験片（上記磁気特性評価用試験片を切り出す電磁鋼板素材を流用することができ、板幅方向を引張方向とすることが多い）を切り出して引張試験を行い、当該材料の機械特性や応力−歪曲線を求める。
【００４８】
次いで、得られた応力−歪曲線のデータを用い、本発明で示した解析を行い、評価指標ＩεやＩσを求めることによって、打抜き加工による鉄損の増加量を予測する。
【００４９】
本発明では、打抜き加工によって増加した鉄損増加量、または打抜き加工前の鉄損量と打抜き加工後の鉄損増加量を合算した合計鉄損量に基づいた評価判定を行うことが特徴である。
【００５０】
評価判定に際しては、顧客と取り交わした製品仕様や当該電磁鋼板と同一規格製品の累積された評価結果に基づく閾値などを所定の規準として設けた上で、打抜き加工による鉄損増加量、または打抜き加工前と打抜き加工後の合計鉄損量と比較し、前記鉄損増加量または合計鉄損量が前記所定の規準を超えて大きい場合には、製造工程に対してフィードバックを行う。フィードバックは、例えば、添加する成分の量の調整、あるいは電磁鋼板の製造条件の最適化、一例としては焼鈍温度の条件を調整する、などの手法がある。
【００５１】
従来の製造方法との違いは、電磁鋼板自体の鉄損量の評価だけではなく、打ち抜き加工による鉄損増加量を計算し、鉄損増加量に基づいて判定する工程、とを有し、判定工程では打抜き加工による鉄損増加量を加味した判定規準を用いる点である。
【００５２】
これにより、従来は考慮していなかった加工による鉄損増加量を所定の範囲内に抑制・制御することが可能となる。また、顧客が材料を加工した後、またはモータ等の製品に組み上げた後に鉄損増加が発生していることが判明した場合、その原因が電磁鋼板自体の問題か、加工・製作上の不具合かを究明する有効な手段としても用いることが可能となる。
【００５３】
その他、製造方法そのものではないが、評価した鉄損増加量もしくは打抜き加工前後の合計鉄損量に基づいて、顧客要求水準との比較を行い、必要に応じて納入先を変更するなどの、出荷向け先判定にも活用することが可能である。
【００５４】
なお、上記は打抜き加工を適用した場合を例に説明したが、加工の手段は打抜き加工に限られるものではない。打抜き加工以外の例として、例えばレーザー切断による加工が挙げられる。レーザー切断により電磁鋼板には塑性歪と残留応力が発生し、そのため鉄損量が増加する。しかしながら、レーザー切断による電磁鋼板の塑性歪と残留応力の大きさと分布は、打抜き加工の場合の大きさと分布とは異なる。よって、評価指標は、適用した加工手段に応じて、適宜選択すればよい。例示はしないが、レーザー切断の場合は、後述する表１に示した指標の中では、指標８（Ｉσ）が適当であることは確認されている。また、実際に鉄損量の増加が問題になるのは、鉄損増加量が大きくなる打抜き加工などの機械的な切断の場合である。
【実施例１】
【００５５】
この実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。
【００５６】
この実施例では、まず、無方向性電磁鋼板の打抜き加工による鉄損増加量を実測し、次に、打抜き加工の数値解析結果に基づいて、８個の指標候補によって、無方向性電磁鋼板の打抜き加工による鉄損増加量を予測し、実測値との比較検討を行った。そして、その比較検討に基づいて適切な指標を決定した。
【００５７】
まず、打抜き加工による鉄損増加量を実測・評価した結果について述べる。
【００５８】
図４は、打抜き加工による鉄損増加量を実測・評価した手法を説明する図である。図４（ａ）に示すように、無方向性電磁鋼板の３０ｍｍ幅の試験片における鉄損量を測定する。次に、図４（ｂ）に示すように、この３０ｍｍ幅の試験片をせん断打抜き加工して、３個の１０ｍｍ幅の試験片を作成し、それらを横に並べて鉄損量を測定する。そして、３０ｍｍ幅の試験片における鉄損量Ｗ１に対する３個の１０ｍｍ幅の試験片における鉄損量Ｗ２の増分（Ｗ２−Ｗ１）をもって、ここでは打抜き加工による鉄損増加量ΔＷと定義する。
【００５９】
試験材は、Ａ材、Ｂ材、Ｃ材、Ｄ材の４種類の無方向性電磁鋼板を用い、せん断打抜き加工条件は、板厚０．３５ｍｍの鋼板に対し、クリアランス１０μｍで行った。また、鉄損量の測定は、１．５Ｔ、５０Ｈｚと、１．０Ｔ、４００Ｈｚの２条件で行った。
【００６０】
図５は、１．５Ｔ、５０Ｈｚにおける鉄損増加量ΔＷ１５／５０を示し、図６は、１．０Ｔ、４００Ｈｚにおける鉄損増加量ΔＷ１０／４００を示す。
【００６１】
図５と図６から、Ａ材は周波数によらず鉄損増加量が大きく、Ｄ材は周波数によらず鉄損増加量が小さいことが言える。また、Ｂ材については、高周波４００Ｈｚにおける鉄損増加量が小さいことがわかる。
【００６２】
次に、打抜き加工の数値解析結果に基づいて、打抜き加工による鉄損増加量を予測・評価し、上記の実測値と比較検討した結果について述べる。
【００６３】
打抜き加工の数値解析については、一例として、前述した非特許文献２に詳細が示されているので、ここでは、非特許文献２と異なる点を中心に基本的な条件を記述すると、この実施例においては、無方向性電磁鋼板の板厚０．３５ｍｍ、幅３０ｍｍ短冊状単板への打抜き加工を対象とし、２次元平面歪問題としてモデル化した。数値計算には、弾塑性変形解析ソフトであるＬＳ-ＤＹＮＡを用いた。材料の物性値としては、引張試験による応力−歪関係を入力データとした。材料破断の指標（判別式）としては、下記（１）式のＣｏｃｋｃｒｏｆｔ式を用いた。
【００６４】
【数１】
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【００６５】
なお、破断限界値Ｃ１については、引張試験結果の全伸びをベースに同定した値を基本とし、チューニングとして、打抜き加工によるだれが実験結果と合うように調整し、解析の高精度化を図った。
【００６６】
図７は、打抜き加工の数値解析結果から、打抜き加工後の形状と相当塑性歪εｅｑの分布を示した図である。図７より、鋼板の上下面において、打抜き端面（左端）から比較的深いところにまで塑性歪が入っていることがわかる。なお、図７において、鋼板が磁化される方向は、紙面垂直方向である。
【００６７】
同様に、図８は、打抜き加工の数値解析結果から、鋼板が磁化される方向（ここでは紙面垂直方向）の応力σｚについて、特に圧縮側の応力（負の値）の分布が強調されるように表示した図である。σｚの圧縮側の応力（圧縮応力）は、打抜き加工時にダイに強く当たる面（図８における下面側）だけでなく、板厚中心部においてレベルが大きく、特に板厚中心部では、打抜き端面（左端）から相対的に遠い位置にまで圧縮応力が発生していることが見てとれる。
【００６８】
そして、数値解析結果に基づく指標の候補として、表１に示した８個の指標を準備し、それぞれの指標によって鉄損増加量ΔＷ１５／５０とΔＷ１０／４００の予測を行い、上記の実測値と比較を行った。
【００６９】
図９は、鉄損増加量ΔＷ１５／５０と最も相関が高かった、圧縮応力σｚを材料の降伏応力σＹで割った値を線積分した値（∫（σｚ／σＹ）ｄｓ：指標８）による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測結果を示すものである。図９（ａ）は前述の図８と同じものであり、図９（ｂ）は指標８による鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測値を前述の鉄損増加量ΔＷ１５／５０の実測値（図５）と比較した図である。
【００７０】
なお、図９（ｂ）においては、予測値（縦軸）は、Ａ材の予測値が実測値（横軸）に合致するように、予測値の値をスケーリングしてグラフ化している。以降に述べる図９〜図２６においても同様である。
【００７１】
図９（ｂ）において、実測値（横軸）での大小関係と指標８による予測値（縦軸）での大小関係が合致しており、異なる鋼種の鉄損増加量ΔＷ１５／５０をよい精度で予測できていることがわかる。
【００７２】
次に、図１０は、鉄損増加量ΔＷ１０／４００と最も相関が高かった、相当塑性歪εｅｑの領域積分値（∫εｅｑｄＡ：指標３）による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測結果を示すものである。図１０（ａ）は前述の図７と同じものであり、図１０（ｂ）は指標３による鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測値を前述の鉄損増加量ΔＷ１０／４００の実測値（図６）と比較した図である。
【００７３】
図１０（ｂ）において、予測結果は、値が小さい２鋼種（Ｂ材、Ｄ材）をやや高めに評価しているが、鉄損増加量ΔＷ１０／４００の大小関係が合致していることがわかる。
【００７４】
そして、図１１〜図２６に、上記の指標３と指標８に結果も含めて、８個の指標候補による鉄損増加量ΔＷ１５／５０とΔＷ１０／４００の予測値と実測値との比較を示しており、その比較結果（予測精度）を表１にまとめている。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
これらのことから、鉄損増加量ΔＷ１５／５０の予測には指標８、鉄損増加量ΔＷ１０／４００の予測には指標３を用いれば、それぞれ予測値での大小関係と実測値での大小関係が合致することがわかる。
【００７７】
これは、周波数による表皮効果の観点から、比較的周波数が高い場合の鉄損増加量ΔＷ１０／４００については、特に材料表層部の分布に特徴がある相当塑性歪分布が代表的な指標であることが理解できる。一方、商用周波数での鉄損増加量ΔＷ１５／５０については、特に板厚中央部の分布に特徴がある圧縮応力分布が代表的な指標になったと考えられる。
【００７８】
これに対して、指標１は特許文献３で開示された指標であるが、指標１による予測値と実測値の大小関係が合致せず、指標２のように各鋼種の降伏応力σＹを考慮したとしても、実測値の大小関係を予測できなかった。このため、打抜き加工による鉄損増加量の予測には適さない指標であることがわかった。
【００７９】
また、指標４は鉄損増加量ΔＷ１５／５０と比較的よい相関を示し、有効な候補の一つであったが、予測精度の点で、指標８に若干及ばなかった。
【００８０】
なお、指標５、６、７についても、予測値での大小関係と実測値での大小関係が十分には合致しておらず、打抜き加工による鉄損増加量の予測には適さない指標であることがわかった。
【００８１】
ちなみに、この実施例では、鉄損増加量の実測値での大小関係と予測値での大小関係の合致を重要視しているが、それは、本指標のみで鉄損特性の優劣を比較することを一つの目的としているためである。
【００８２】
最後に、適切な指標に決定した指標８と指標３を用いて、４鋼種の無方向性電磁鋼板（Ａ材、Ｂ材、Ｃ材、Ｄ材）の鉄損特性の評価を行った結果を図２７と図２８に示す。
【００８３】
ここで、商用周波帯における鉄損増加量の指標８（すなわち、指標Ｉσ）については、その絶対値を示し、高周波帯域での鉄損増加量の指標３（すなわち、指標Ｉε）については、一般化のために板厚ｔで除した値を示してある。
【００８４】
４鋼種の中で、周波数によらず鉄損増加量が小さいＤ材については、｜Ｉσ｜＜０．０５ｍｍであるとともに、Ｉε／ｔ＝０．０３３ｍｍであることがわかり、鉄損増加量が小さい材料の一つであることが言える。
【００８５】
なお、前述したように、部品や製品の適用環境に応じ、商用周波帯における鉄損増加量と高周波帯域での鉄損増加量のどちらか一方の特性が優れていればよい場合もあれば、その両方が優れている必要がある場合もあるので、それぞれの場合に応じて、用いる指標を定めればよい。
【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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【図２８】
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