(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶体からなる母材の金属製薄板を挟み込み、前記母材の金属製薄板を剪断加工により剪断し、前記母材の金属製薄板から分割して形成された剪断後の薄板に生じた残留応力を測定する薄板の残留応力測定方法において、
前記剪断後の薄板で剪断された端面部の向きと、前記端面部の位置とを揃え、前記剪断後の薄板同士を重ね合わせて、所定数を満たす複数の前記剪断後の薄板を積層した金属板積層体を形成すること、
前記金属板積層体のうち、複数の前記端面部が配置された金属板積層体端面部の少なくとも一部に、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲を設定し、Ｘ線応力測定装置により、前記剪断後の薄板の前記端面部に生じた残留応力を、前記計測範囲で測定することを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載する薄板の残留応力測定方法において、
前記所定数を満たす複数の数量は、用いる前記Ｘ線応力測定装置で、前記Ｘ線応力測定法で必要とされる前記計測範囲の大きさを少なくとも超えるよう、前記剪断後の薄板を積層させるのに必要な数量であることを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する薄板の残留応力測定方法において、
前記Ｘ線応力測定装置による測定前に、前記金属板積層体端面部のうち、設定された残留応力測定範囲に属する各前記剪断後の薄板の端面だけに電解液を付着させ、前記電解液が付着した前記剪断後の薄板の端面を、電解研磨装置により、研磨処理して面粗度を小さくすることを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載する薄板の残留応力測定方法において、
前記金属板積層体には、隣り合う前記剪断後の薄板同士の密着を高める拘束部材が設けられていることを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載する薄板の残留応力測定方法において、
前記薄板は、電磁鋼板であることを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載する薄板の残留応力測定方法において、
前記電磁鋼板は、珪素鋼板であることを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載する薄板の残留応力測定方法において、
前記金属板積層体は、自動車に搭載されるモータで、ステータあるいはロータに構成される鉄心として用いられる積層鋼板であることを特徴とする薄板の残留応力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、打ち抜き加工により鋼製薄板等を剪断したときに、剪断された端面部に生じた残留応力を、Ｘ線応力測定装置で測定する薄板の残留応力測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等のモータに構成されるロータやステータの鉄心は、打ち抜き加工により、母材の鋼製薄板を１枚ずつ板押えとダイスで挟み込み、パンチで打ち抜いて成形された剪断後の鋼製薄板を複数積層した積層鋼板で形成されている。剪断後の鋼製薄板に生じた残留応力は、部分的に透磁率が下がり必要な磁束密度を得られずモータの性能に大きく影響を及ぼすため、打ち抜き加工後に、残留応力が鋼製薄板にどの程度生じているのかを、剪断後の鋼製薄板を測定して把握したい場合がある。このような鋼製薄板等の試料で応力を測定する方法は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１は、Ｘ線回折法により、測定対象である試料の回折面に入射Ｘ線を照射し、その回折Ｘ線を取り込んで回折角を検出して、異なる方向の歪みを予め算出しておき、歪みと応力との関係式から応力を算出することで、試料における配向性や弾性異方性の有無に拘わらず、応力を求めることができるとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５０６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような、Ｘ線応力測定装置を用いた従来の応力測定方法には、以下の問題があった。試料は、原子が規則正しく配列された結晶格子を有する多数の結晶粒からなり、結晶格子面の間隔が拡がりあるいは縮んで変化すると、その結晶粒の部分で引張応力や圧縮応力の内部応力が発生する。Ｘ線応力測定装置は、一般にこの結晶格子面の間隔の変化（歪みの変化）を測定して応力を求める。結晶粒の大きさは、試料の材質によって異なるため、Ｘ線応力測定装置による応力測定では、計測範囲において、結晶粒が、少なくとも数百から五千個ぐらい存在していないと、Ｘ線応力測定装置は、その性能上、結晶格子面の間隔の変化を、安定した測定精度で捉えることができない。
【０００５】
ところで、前述した自動車向けのモータでは、小型で高出力化が要求されるため、鉄損等のエネルギロスを少なくする手段の一つとして、鉄心（積層鋼板）に、例えば、電磁鋼板の一種である珪素鋼板が用いられている。用いる珪素鋼板は、例えば、１枚当たりの厚みが０．３ｍｍ程度と非常に薄く、結晶粒も比較的大きな材料である。打ち抜き加工後、ある程度の大きさのスポット径の計測範囲内で、剪断された珪素鋼板の打ち抜き端面部に生じた残留応力をＸ線応力測定装置で測定しようとする場合、珪素鋼板の厚みが０．３ｍｍ程度しかないと、Ｘ線応力測定装置による計測範囲をある程度大きく設定しても、計測範囲で応力測定に必要とする結晶粒の数量が、この厚み０．３ｍｍ程度の打ち抜き端面部から確保できない。そのため、珪素鋼板の打ち抜き端面部を計測範囲として、入射Ｘ線を打ち抜き端面部にスポット的に照射し、その回折Ｘ線を取り込んで回折角を検出しても、残留応力の分布の向きや分布等、信頼性の高い高精度な応力測定ができない。
【０００６】
Ｘ線応力測定装置による応力測定の他に、複数の歪みゲージを試料に複数方向に貼付して応力を求める方法が考えられる。歪みゲージによる応力測定方法は、貼付した歪みゲージ近傍にかかる応力の総和を数値化して求めるもので、歪みゲージを試料に貼付するのに、最小０．５ｍｍの寸法が必要となる。よって、この応力測定方法では、厚さ０．３ｍｍ程度の珪素鋼板の打ち抜き端面部に、歪みゲージを貼付して残留応力を測定することはできない。
【０００７】
加えて、この歪みゲージによる応力測定方法は、例えば、ロードセル等の試験機に取り付けた状態にある試料の所定部位に歪みゲージを貼付し、試料に荷重がかかった動的状態で、変化する試料の歪みの大きさを歪みゲージで検知して応力を求める方法である。そのため、この歪みゲージによる応力測定方法では、打ち抜き加工で剪断された珪素鋼板の打ち抜き端面部は、荷重がかからない静的状態にあり、打ち抜き端面部に生じた残留応力の大きさと、その分布を調査することはできない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、母材の金属製薄板を剪断したとき、剪断された薄板の端面部に生じた残留応力とその分布を高精度に測定することができる薄板の残留応力測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題点を解決するために、本発明の薄板の残留応力測定方法は、次の構成を有している。本発明の薄板の残留応力測定方法では、
（１）多結晶体からなる母材の金属製薄板を挟み込み、母材の金属製薄板を剪断加工により剪断し、母材の金属製薄板から分割して形成された剪断後の薄板に生じた残留応力を測定する薄板の残留応力測定方法において、剪断後の薄板で剪断された端面部の向きと、端面部の位置とを揃え、剪断後の薄板同士を重ね合わせて、所定数を満たす複数の剪断後の薄板を積層した金属板積層体を形成すること、金属板積層体のうち、複数の端面部が配置された金属板積層体端面部の少なくとも一部に、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲を設定し、Ｘ線応力測定装置により、剪断後の薄板の端面部に生じた残留応力を、計測範囲で測定することを特徴とする。
なお、剪断加工とは、第１工具と第２工具とによって母材を挟み込んだ状態、あるいは第１工具上に載置した母材を外力で保持した状態にしておき、母材の剪断予定線上に対応させた位置で、第３工具を母材の厚み方向に移動させ、第３工具により母材を剪断予定線で剪断して母材を分割させる加工を総称したものである。剪断加工に代表される一例として、打ち抜き加工、プレス加工、シャーリング加工等がある。
（２）（１）に記載する薄板の残留応力測定方法において、所定数を満たす複数の数量は、用いるＸ線応力測定装置で、Ｘ線応力測定法で必要とされる計測範囲の大きさを少なくとも超えるよう、剪断後の薄板を積層させるのに必要な数量であることを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する薄板の残留応力測定方法において、Ｘ線応力測定装置による測定前に、金属板積層体端面部のうち、設定された残留応力測定範囲に属する各剪断後の薄板の端面だけに電解液を付着させ、電解液が付着した剪断後の薄板の端面を、電解研磨装置により、研磨処理して面粗度を小さくすることを特徴とする。
（４）（３）に記載する薄板の残留応力測定方法において、金属板積層体には、隣り合う剪断後の薄板同士の密着を高める拘束部材が設けられていることを特徴とする。
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する薄板の残留応力測定方法において、薄板は、電磁鋼板であることを特徴とする。
（６）（５）に記載する薄板の残留応力測定方法において、電磁鋼板は、珪素鋼板であることを特徴とする。
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載する薄板の残留応力測定方法において、金属板積層体は、自動車に搭載されるモータで、ステータあるいはロータに構成される鉄心として用いられる積層鋼板であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成を有する本発明の薄板の残留応力測定方法の作用・効果について説明する。
【００１１】
本発明の薄板の残留応力測定方法では、
（１）多結晶体からなる母材の金属製薄板を挟み込み、母材の金属製薄板を剪断加工により剪断し、母材の金属製薄板から分割して形成された剪断後の薄板に生じた残留応力を測定する薄板の残留応力測定方法において、剪断後の薄板で剪断された端面部の向きと、端面部の位置とを揃え、隣り合う剪断後の薄板同士を重ね合わせて、所定数を満たす複数の剪断後の薄板を積層した金属板積層体を形成すること、金属板積層体のうち、複数の端面部が配置された金属板積層体端面部の少なくとも一部に、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲を設定し、Ｘ線応力測定装置により、剪断後の薄板の端面部に生じた残留応力を、計測範囲で測定することを特徴とするので、例えば、剪断後の薄板の１枚当たりの厚みが０．３ｍｍであり、入射Ｘ線と回折Ｘ線とに基づいて残留応力を計測するのに、Ｘ線応力測定装置の性能上、計測で必要とされる計測範囲（Ｘ線スポット径）が直径Φ２ｍｍ等の円内全範囲である場合、１枚当たりの剪断後の薄板の厚みを考慮した上で、所定数を満たす複数の剪断後の薄板の数量として、剪断後の薄板を７枚以上重ね合わせた金属板積層体を形成する。
【００１２】
これにより、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲は、金属板積層体の金属板積層体端面部の少なくとも一部において、剪断された端面で占める範囲内に収まるようになる。この状態になると、試料である薄板の材質によっても異なるが、試料（薄板）の結晶粒が少なくとも数百から五千個ぐらい存在するようになり、薄板に発生した残留応力に起因する歪みの大きさの変化、すなわち、残留応力の発生部分において結晶格子面の間隔の変化やその分布を安定した状態で捉えることができる。よって、金属板積層体端面部の少なくとも一部に占める範囲内の剪断された端面を、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲に設定し、周知のＸ線応力測定装置により、入射Ｘ線を計測範囲内の所定位置にスポット的に照射し、その回折Ｘ線を取り込んで回折角を検出すれば、信頼性の高い高精度な応力測定が可能となる。また、金属板積層体端面部内において、計測範囲を変えて別の位置で応力測定をすれば、複数積層した剪断後の薄板で剪断された端面部に発生した残留応力の分布を把握することができる。
【００１３】
１枚当たりの薄板の厚さが、Ｘ線応力測定装置の性能上、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲となる直径の大きさより大きくなる板の残留応力については、従来の残留応力測定方法で測定できるため、本発明の薄板の残留応力測定方法は、上記直径の大きさより厚みの小さい薄板を対象としている。その一方で、周知のＸ線応力測定装置では、上述したように、その性能上、Ｘ線応力測定法で必要とされる計測範囲が、例えば、直径Φ２ｍｍ等の円内全範囲であり、上記直径の大きさより厚みの小さい薄板の残留応力を測定しようとすると、剪断後の薄板を１枚毎に測定することはできない。そのため、所定数を満たす複数の剪断後の薄板を積層した金属板積層体を形成する必要がある。
【００１４】
金属板積層体が、モータにおけるロータやステータに構成される鉄心である場合、剪断後の薄板に残留応力があると、部分的に透磁率が下がり必要な磁束密度を得られずモータの性能に大きく影響を及ぼすため、剪断後の薄板に生じた残留応力を測定して把握する必要がある。モータの場合、剪断後の薄板に生じた残留応力を薄板１枚毎に個々に把握することよりも、複数の剪断後の薄板で構成された金属板積層体を計測対象に、剪断された端面部一帯の残留応力を測定し、金属板積層体（鉄心）全体において、残留応力が、どの程度の大きさで、どのような分布で生じているのかを把握することが重要となる。
【００１５】
モータの中でもとりわけ、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車向けモータでは、小型で高出力化が特に要求されており、その解決策の一つとして鉄損等のエネルギロスを少なくするため、金属板積層体を構成する薄板に生じた残留応力を除去、あるいは抑制する必要がある。残留応力の除去等は、薄板を熱処理してもできるが、自動車向けの各種部品には、厳格な品質管理が実施されており、残留応力の除去等を熱処理で行うと、コスト高になる上、加熱による二次的な歪みが薄板に発生する虞があるため、熱処理による残留応力の除去等は好ましくない。そのため、薄板を剪断加工する工程で、残留応力が剪断後の薄板に極力発生しないよう、様々な工夫を行って金属板積層体が製造されている。本発明の薄板の残留応力測定方法では、このように製造された金属板積層体（例示した自動車向けのモータの鉄心等）が量産体制下にある場合でも、品質管理上、定期的に製造される金属板積層体の残留応力とその分布を、Ｘ線応力測定法により、信頼性が高く高精度に測定することができる。
【００１６】
従って、本発明の薄板の残留応力測定方法では、母材の金属製薄板を剪断したとき、剪断された薄板の端面部に生じた残留応力とその分布を高精度に測定することができる、という優れた効果を奏する。
【００１７】
（２）（１）に記載する薄板の残留応力測定方法において、所定数を満たす複数の数量は、用いるＸ線応力測定装置で、Ｘ線応力測定法で必要とされる計測範囲の大きさを少なくとも超えるよう、剪断後の薄板を積層させるのに必要な数量であることを特徴とするので、剪断後の薄板の厚みが薄くても、Ｘ線応力測定法に必要な少なくとも数百から五千個ぐらいの結晶粒が、残留応力を測定したい部分において、確保することができるようになる。その結果、測定したい部分で、結晶格子面の間隔の変化を安定した測定精度で捉えることができ、残留応力における大きさ、向き、及び分布等より精度良く取得することができる。
【００１８】
（３）（１）または（２）に記載する薄板の残留応力測定方法において、Ｘ線応力測定装置による測定前に、金属板積層体端面部のうち、設定された残留応力測定範囲に属する各剪断後の薄板の端面だけに電解液を付着させ、電解液が付着した剪断後の薄板の端面を、電解研磨装置により、研磨処理して面粗度を小さくすることを特徴とするので、研磨処理された剪断後の各薄板の端面から、その深さ方向で結晶粒が存在する薄板内部側に生じた残留応力とその分布を、後述する第１方向及び第２方向の少なくとも２次元で測定することができる。
【００１９】
すなわち、剪断加工により、剪断後の各薄板において、剪断された端面は、剪断面と破断面との２層状となり、この剪断された２層状の端面の面形状は、面粗度（凹凸の差）が大きくなった状態となる。そのため、金属板積層体端面部内で設定された残留応力測定範囲に属する各剪断後の薄板の端面を、研磨処理することにより、研磨処理された剪断後の各薄板の端面形状は、凹凸の差が小さくなって面粗度が小さくなり、金属板積層体端面部内で残留応力測定範囲に設定された各剪断後の薄板の端面がより平滑化した形状となる。
【００２０】
ここで、説明の便宜上、剪断後の薄板において、薄板の厚み方向を第１方向、薄板が剪断された方向に沿う方向を第２方向、第１方向と第２方向とが直交する方向を第３方向とする。
【００２１】
本発明の薄板の残留応力測定方法では、形状が平滑化した金属板積層体端面部の端面を、Ｘ線応力測定法で必要となる計測範囲に設定し、Ｘ線応力測定装置により、入射Ｘ線を計測範囲にスポット的に照射し、その回折Ｘ線を取り込んで回折角を検出する。このとき、照射した入射Ｘ線が、第３方向に対し、薄板の結晶粒が存在する薄板内部側に、剪断された端面から数十（μｍ）奥側に位置するところの範囲まで精度良く届き、結晶粒で回折した回折Ｘ線が、平滑化された金属板積層体端面部の端面を通じて、Ｘ線応力測定装置に精度良く取り込まれるため、回折角２θがより正確に得られ、残留応力の大きさが高精度に得られる。
【００２２】
Ｘ線応力測定装置では、剪断された端面から数十（μｍ）奥側に位置する端面部において、第１方向、第２方向、及び第３方向の結晶格子面の間隔を検知し残留応力を求めることができる。また、場合によっては、第３方向の残留応力を零とみなすこともできるため、剪断された端面から数十（μｍ）奥側に位置する端面部において、第１方向、及び第２方向に生じる残留応力とその分布を、これらの方向に生じる結晶格子面間隔と、その回折角に基づいて求めることができる。よって、研磨処理された剪断後の各薄板の端面から、その深さ方向に結晶粒が存在する薄板内部側に生じた残留応力とその分布を、薄板の厚み方向（第１方向）と、薄板が剪断された方向（第２方向）の少なくとも２次元で、信頼性が高く高精度に測定することができる。
【００２３】
ところで、金属板積層体端面部内で残留応力測定範囲に設定された各剪断後の薄板の端面をより平滑化するのに、平滑化しようとする端面に、砥石やサンドペーパ等の研削・研磨手段で外力を物理的に作用させると、この外力の作用により、金属板積層体端面部に新たな応力が生じる虞がある。あるいは、金属板積層体端面部における結晶粒の組織が変質する虞がある。
【００２４】
本発明の薄板の残留応力測定方法では、金属板積層体端面部内で残留応力測定範囲に設定された各剪断後の薄板の端面を平滑化するときに、電解研磨法による電解研磨装置で残留応力測定範囲の端面を研磨処理することにより、金属板積層体端面部内の残留応力測定範囲で、上述したような二次的な応力の発生や、結晶粒の組織の変質を阻止することができる。
【００２５】
（４）（３）に記載する薄板の残留応力測定方法において、金属板積層体には、隣り合う剪断後の薄板同士の密着を高める拘束部材が設けられていることを特徴とするので、電解研磨法による研磨処理で必要な電解液が、積層する剪断後の薄板同士の間に入り込み、留まってしまうことに起因して、剪断後の薄板が腐食するのを防止することができる。特に、拘束部材が、設定された残留応力測定範囲を挟む両側に少なくとも設けられている場合には、設定された残留応力測定範囲に属する各剪断後の薄板の端面だけに付着させた電解液が、残留応力測定範囲外に流出することを抑止することができる。
【００２６】
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する薄板の残留応力測定方法において、薄板は、電磁鋼板であることを特徴とするので、複数の剪断後の電磁鋼板を積層した金属板積層体を、モータにおけるステータあるいはロータに構成される鉄心として用いると、電気エネルギと磁気エネルギとの変換効率が高く得られ、鉄損等のエネルギロスを低減したモータを提供することができる。
【００２７】
（６）（５）に記載する薄板の残留応力測定方法において、電磁鋼板は、珪素鋼板であることを特徴とするので、珪素鋼板は、電磁鋼板の中でも、（ａ）透磁率が比較的高い材料であること、（ｂ）材料コストが安価であること、の各メリットを有する。ひいては、各種モータのほか、変圧器等の製品向けに、鉄心用磁性材料として珪素鋼板を用いれば、高性能な記製品を安価に製造することができる。
【００２８】
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載する薄板の残留応力測定方法において、金属板積層体は、自動車に搭載されるモータで、ステータあるいはロータに構成される鉄心として用いられる積層鋼板であることを特徴とするので、積層鋼板を量産体制下で製造する場合でも、品質管理上、定期的に積層鋼板の残留応力とその分布を、Ｘ線応力測定法により、信頼性が高く高精度に測定することができることから、品質が高い鉄心をステータあるいはロータに備えた自動車向けモータを製造することができる。ひいては、鉄損等のエネルギロスを低減すると共に、小型ながらより高出力化された自動車向けモータを、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータに向けに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係る母材の珪素鋼板を打ち抜き加工で剪断する様子を示す模式図である。
【図２】図１に示す母材の珪素鋼板から分割して形成された珪素鋼板成形品を示す模式図である。
【図３】Ｘ線応力測定法の測定原理を説明する図であり、試料表面層で紙面に直交する向きに結晶面を有する結晶粒を選択的に図示した模式図である。
【図４】図３に示す左方の結晶粒を用いて、Ｂｒａｇｇの法則を説明する図である。
【図５】図３に示す各結晶粒の状態について、回折曲線とＸ線強度曲線との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態に係る珪素鋼板の残留応力測定方法を説明するフローチャート図である。
【図７】１０枚の鋼板成形品で構成した珪素鋼板積層体を拘束部材で固定した状態を示す斜視図である。
【図８】拘束した状態の珪素鋼板積層体に電解研磨装置で電解研磨を行っている様子を示す斜視図である。
【図９】図８に示す様子を示す側面図である。
【図１０】図８に示す様子を示す正面図である。
【図１１】珪素鋼板積層体の珪素鋼板積層体端面部の残留応力をＸ線応力測定装置で測定する様子を説明する斜視図である。
【図１２】図１１に示す様子を示す側面図である。
【図１３】図１１に示す様子を示す正面図である。
【図１４】Ｘ線応力測定装置による残留応力の調査条件を説明する図である。
【図１５】長手方向の残留応力の測定結果を示すグラフであり、ＣＬ＝ａで打ち抜き加工した場合を示す。
【図１６】幅方向の残留応力の測定結果を示すグラフであり、ＣＬ＝ａで打ち抜き加工した場合を示す。
【図１７】長手方向の残留応力の測定結果を示すグラフであり、ＣＬ＝４ａで打ち抜き加工した場合を示す。
【図１８】幅方向の残留応力の測定結果を示すグラフであり、ＣＬ＝４ａで打ち抜き加工した場合を示す。
【図１９】打ち抜き加工した試料において、材料端面からの距離と発生する残留応力との一般的な関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の薄板の残留応力測定方法の実施の形態を、図面に基づいて、詳細に説明する。本実施形態では、金属製薄板が、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される駆動用モータ等のモータにおいて、ステータやロータの鉄心として用いる積層鋼板を構成する複数の電磁鋼板である場合について説明する。具体的には、電磁鋼板は珪素鋼板であり、複数の珪素鋼板を重ね合わせて積層させた積層鋼板を構成する場合について説明する。
【００３１】
はじめに、積層鋼板を構成する珪素鋼板１枚を製造する工程について、図１、図２、及び参照する図７を用いて簡単に説明する。図１は、実施形態に係る母材の珪素鋼板を打ち抜き加工で剪断する様子を示す模式図である。図２は、図１に示す母材の珪素鋼板から分割して形成された珪素鋼板成形品を示す模式図である。図７は、１０枚の鋼板成形品を積層して構成した珪素鋼板積層体を拘束部材で固定した状態を示す斜視図である。
【００３２】
積層鋼板を構成する１枚の珪素鋼板である鋼板成形品２１の製造には、多結晶体からなる母材珪素鋼板２０（母材の金属製薄板）が母材として用いられる。母材珪素鋼板２０は、それを構成する結晶粒の平均的な直径がΦ０．１５（ｍｍ）程度であり、結晶粒の組織が局部的に強くなっておらず、弾性定数やポアソン比等の機械的性質がより正確に把握され、品質的に安定した状態の材料である。
【００３３】
鋼板成形品２１は、厚さｔ＝０．３（ｍｍ）の母材珪素鋼板２０を、プレス装置８０により、打ち抜き（剪断加工）で分割して成形されている。具体的には、図１に示すように、ダイス８１とパンチ８３との間に所定のクリアランスＣＬ＝ａ（０＜ａ）が確保された状態で、母材珪素鋼板２０をダイス８１と板押え８２との間に挟み込む。その状態で、パンチ８３が、母材珪素鋼板２０の剪断予定線上に対応した位置から母材珪素鋼板２０の厚み方向下面側（図１中、上下方向下側）に移動して、ダイス８１とパンチ８３との相対移動によって、母材珪素鋼板２０を剪断予定線で剪断する。これにより、母材珪素鋼板２０が剪断予定線で分割されて、参照する図７に示す積層鋼板１の構成要素となる鋼板成形品２１（剪断後の薄板）が形成される。鋼板成形品２１とは別に分割された分割鋼板２９は、スクラップ品として廃棄、あるいは先に打ち抜き加工された鋼板成形品として使用される。
【００３４】
母材珪素鋼板２０の剪断予定線で剪断された鋼板成形品２１の打抜き面２２（薄板の端面）に、パンチ８３の下降によりはじめに剪断面２２ａが形成された後、破断面２２ｂが形成されて、打抜き面２２が、剪断面２２ａの層と破断面２２ｂの層との２層状となる。剪断面２２ａの層、及び破断面２２ｂの層において、層の厚みは、正確には鋼板成形品２１毎にそれぞれ異なるが、両層とも概ね同じ厚みとなる一方で、面形状は、鋼板成形品２１毎にそれぞれ全く異なり、凹凸の差が、打ち抜き加工前の状態に比して、格段に大きくなり、打抜き面２２の面粗度は大きくなっている。
【００３５】
次に、鋼板成形品２１の剪断端面部２３（剪断後の薄板で剪断された端面部）に生じた残留応力を測定するＸ線応力測定法の測定原理と、実際に応力測定を行うＸ線応力測定装置とについて、図３乃至図５を用いて説明する。図３は、Ｘ線応力測定法の測定原理を説明する図であり、試料表面層で紙面に直交する向きに結晶面を有する結晶粒を選択的に図示した模式図である。図４は、図３に示す左方の結晶粒を用いて、Ｂｒａｇｇの法則を説明する図である。図５は、図３に示す各結晶粒の状態について、Ｘ線回折の様子と回折強度曲線との関係を示すグラフである。
【００３６】
まず、Ｘ線応力測定法の測定原理について説明する。Ｘ線応力測定法は、Ｘ線回折を利用して多結晶体の材料の表面部の応力を測定する方法である。Ｘ線応力測定法の測定原理や具体的な測定方法については、例えば、非特許文献である産技研ニュース７７号（２００１年１０月  大阪府立産業技術総合研究所発行）に開示されており、ここでは、その非特許文献を参考にして、要点だけを簡単に説明する。
【００３７】
多結晶体材料の各結晶粒は、原子が規則正しく配列された結晶格子で構成されており、その結晶粒に応力が作用すると、結晶格子面の間隔が変化するため、Ｘ線応力測定法は、この格子面間隔の変化を測定し応力を求める。Ｘ線応力測定法では、図３に示すように、試料６０に引張応力σが作用したとき、試料面法線ＡＸ１と格子面法線ＡＸ２のなす角度Ψが大きい結晶粒ほど、格子面間隔は拡がる。このときの格子面間隔の拡がりは、応力が大きいほど大きくなる。角度Ψは、通常、０°、１５°、３０°、４５°を選択する。
【００３８】
ここで、図３に示す左方の結晶粒６１Ａに着目して、Ｘ線回折について考える。結晶粒６１Ａでは、図３及び図４に示すように、特定波長の入射Ｘ線（特性Ｘ線）５１が、結晶粒６１Ａの試料面６０Ａａに照射されると、回折Ｘ線５２は、試料面法線ＡＸ１の線上で回折する。Ｂｒａｇｇの法則による回折式は、次式の通りである。
ｎλ＝２ｄｓｉｎθ
ｎ：回折の次数、λ：特性Ｘ線の波長、ｄ：格子面間隔、θ：Ｂｒａｇｇの回折角
入射Ｘ線５１の延長線と回折Ｘ線５２のなす角度である回折角２θは、試料６０へのＸ線入射角を順次走査して得られるＸ線回折強度曲線（図５（ａ）参照）から求められ、結晶粒６１Ａで回折角が２θ０（０＜θ０）となる。すなわち、Ｂｒａｇｇの法則によれば、各結晶面で散乱するＸ線の経路差がＸ線波長の整数倍になると、各面からの散乱Ｘ線の位相が一致して強め合い、回折波が得られる。
【００３９】
結晶粒６１Ａと同様に、図３に示す角度Ψが異なる結晶粒６１Ｂ、結晶粒６１Ｃについても、入射Ｘ線５１を角度Ψだけ傾けて結晶粒６１Ｂ，結晶粒６１Ｃの試料面６０Ｂａ，６０Ｃａに照射すれば、角度Ψの大きさ毎に異なった回折角２θが求められる。試料６０に引張応力が作用している場合、角度Ψが大きくなるほど、格子面間隔が広くなる。回折角２θは、結晶粒６１Ｂで回折角が２θ１（２θ０＞２θ１）、結晶粒６１Ｃで回折角が２θ２（２θ１＞２θ２）となる。一方、試料６０に圧縮応力が作用する場合、引張応力の場合とは反対に、回折角２θは小さくなる。
【００４０】
次に、角度Ψ毎の回折角を、縦軸２θ、横軸ｓｉｎ２Ψのグラフ（２θ−ｓｉｎ２Ψ線図）にプロットし、各点を最小二乗法により直線で結び、その勾配Ｍを求めれば、表面層の応力σは、次式により算出できる。
σ＝Ｋ・Ｍ
Ｋ：応力定数
このＫは、被測定材料の弾性係数、ポアソン比、無応力時の回折角から求められる。２θ−ｓｉｎ２Ψ線図を用いたこの方法は、ｓｉｎ２Ψ法といわれ、後述するＸ線応力測定法で標準に用いられている。次述するような市販のＸ線応力測定装置では、角度Ψ毎の回折角の測定、応力が自動で算出できるようになっている。
【００４１】
次に、本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法で用いるＸ線応力測定装置、及び電解研磨装置について説明する。出願人は、複数の鋼板成形品２１の剪断端面部２３に生じた残留応力を、市販品のＰＳＰＣ微小部Ｘ線応力測定装置（理学電機株式会社（現社名：株式会社リガク）製）を用いて測定している。用いるこのＸ線応力測定装置５０（図１０参照）では、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍは、直径Φ２（ｍｍ）の円内全域となっている。一方、残留応力の測定前に、複数の鋼板成形品２１の打抜き面２２を研磨処理する電解研磨装置７０（図８等参照）として、出願人は、後に詳述するペンシル式ポータブル電解研磨装置２９０４Ｄ１型（理学電機株式会社（現社名：株式会社リガク）製）を用いている。
【００４２】
図８に、拘束した状態の珪素鋼板積層体に、電解研磨装置で電解研磨を行っている様子を示す斜視図を示す。図９は、図８に示す様子を側面図で、図１０は、図８に示す様子を正面図でそれぞれ示す。ペンシル式ポータブル電解研磨装置７０は、図８乃至図１０に示すように、周知の電解研磨法により電解研磨するものであり、電解液７８を塗布しない試料の電解液塗布外範囲Ｎにプラス電極７１を電気的に接続しておく。その上で、研磨処理面として電解液７８を塗布した残留応力測定範囲１１Ａをマイナス電極７２で接触させながら、この研磨処理面を研磨する。
【００４３】
次に、本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法について、図６乃至図１３を用いて説明する。
【００４４】
本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法は、鋼板成形品２１で剪断された剪断端面部２３の向きと、剪断端面部２３の位置とを揃え、隣り合う鋼板成形品２１，２１同士を重ね合わせて、所定数（本実施形態では７枚以上）を満たす複数の鋼板成形品２１を積層した珪素鋼板積層体１０を形成する。そして、珪素鋼板積層体１０のうち、複数の剪断端面部２３が配置された珪素鋼板積層体端部１１の残留応力測定範囲１１Ａに、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍを設定し、Ｘ線応力測定装置５０により、鋼板成形品２１の剪断端面部２３に生じた残留応力を計測範囲Ｍで測定する。
【００４５】
具体的には、図６に、実施形態に係る鋼板成形品の残留応力測定方法を説明するフローチャート図を示し、このフローチャート図を用いて説明する。フローチャート図の前提として、鋼板成形品２１は、前述したように、プレス装置８０により、母材珪素鋼板２０を打ち抜き成形して、図２に示す状態となっている。
【００４６】
ステップＳ１０では、鋼板成形品の積層化を行う。具体的には、鋼板成形品２１は、厚みが０．３（ｍｍ）、図２に示すように、打抜き面２２の長手方向（図２中、左下−右上方向）の大きさが１００（ｍｍ）以上である平板である。使用するＸ線応力測定装置５０では、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍが、直径Φ２（ｍｍ）の円内全域であるため、計測範囲Ｍ内を、積層させた打抜き面２２で満たすためには、少なくとも７枚以上の鋼板成形品２１を重ね合わせた珪素鋼板積層体１０を形成する必要がある。
【００４７】
図７には、１０枚の鋼板成形品２１を積層して構成した珪素鋼板積層体１０を図示しているが、珪素鋼板積層体１０が、自動車に搭載されるモータで、ステータあるいはロータに構成される鉄心として用いられる積層鋼板１として、そのまま用いられることもある。この場合、鋼板成形品２１の厚み方向に沿う積層鋼板１の厚みを、例えば、２４（ｍｍ）とすると、積層鋼板１は、厚さ０．３（ｍｍ）の鋼板成形品２１を８０枚重ね合わせて構成される。Ｘ線応力測定装置は、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍが、直径Φ２（ｍｍ）の円内全域であるため、積層鋼板１（珪素鋼板積層体１０）の珪素鋼板積層体端部１１における打抜き面２２で、残留応力の測定は可能である。
【００４８】
また、本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法は、珪素鋼板積層体１０には、隣り合う鋼板成形品２１，２１同士の密着を高める拘束部材４０が、残留応力測定範囲１１Ａを挟む打抜き面２２の長手方向両側にそれぞれ設けられており、珪素鋼板積層体１０を拘束して固定する。すなわち、ステップＳ２０で、例えば、ビニールテープ、ゴムバンド等の拘束部材４０が、隣り合う鋼板成形品２１，２１同士の密着を高めるよう、珪素鋼板積層体端部１１のうち、設定された残留応力測定範囲１１Ａを挟む両側で、珪素鋼板積層体１０を挟持して拘束する。
【００４９】
ステップＳ２０の実施後、ステップＳ３０で電解研磨処理を行う。ステップＳ３０では、Ｘ線応力測定装置５０による測定前に、珪素鋼板積層体端部１１のうち、設定された残留応力測定範囲１１Ａに属する各鋼板成形品２１の打抜き面２２だけに電解液７８を付着させ、電解液７８が付着した各鋼板成形品２１の打抜き面２２を、電解研磨装置７０により、研磨処理して面粗度を小さくする。
【００５０】
具体的には、図７に示す状態の珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１のうち、拘束部材４０を挟んだ残留応力測定範囲１１Ａの外側に位置する片側の電解液塗布外範囲Ｎ（図８では左側を選択したが、右側でも良い。）に電解研磨装置７０のプラス電極７１を、電気的に接触させた状態にしておく。その一方、電解研磨装置７０の電源をＯＮ状態にして、図８乃至図１０に示すように、残留応力測定範囲１１Ａの電解液７８の表面を電解研磨装置７０のマイナス電極７２でなぞるようにして接触させる。そして、残留応力測定範囲１１Ａにおいて各鋼板成形品２１の打抜き面２２が所望の面粗度になるよう、電解研磨装置７０の性能に合わせて、所定時間、研磨処理を行う。
【００５１】
次いで、残留応力測定範囲１１Ａやその周辺に付着した電解液７８を除去すると共に、残留応力測定範囲１１Ａにおける各鋼板成形品２１の打抜き面２２をクリーニングして、Ｘ線応力測定装置５０による残留応力測定で計測誤差要因となる異物の除去を行う。その後に、ステップＳ４０で、Ｘ線応力測定装置５０による残留応力測定を行う。
【００５２】
図１１に、珪素鋼板積層体の珪素鋼板積層体端面部の残留応力をＸ線応力測定装置で測定する様子を説明する斜視図を示す。図１２は、図１１に示す様子を示す側面図である。図１３は、図１１に示す様子を示す正面図である。ステップＳ４０では、図１１乃至図１３に示すように、前述したＸ線応力測定装置５０を用いて、残留応力測定範囲１１Ａのうち、測定したい測定ポイント５３を中心とする計測範囲Ｍに、入射Ｘ線５１を照射する。そして、７枚の鋼板成形品２１の打抜き面２２が重ね合わされた計測範囲Ｍ内の各剪断端面部２３より、照射した入射Ｘ線５１の回折Ｘ線５２を取り込んで回折角２θを検出する。Ｘ線応力測定装置５０で検出した回折角２θに基づいて残留応力を測定するＸ線応力測定法については、既述したため、ここでは、その説明を割愛する。Ｘ線応力測定装置５０による残留応力を測定後、拘束部材４０を珪素鋼板積層体１０から取り外す。
【００５３】
図１９に、打ち抜き加工した試料において、材料端面からの距離と発生する残留応力との一般的な関係を示すグラフを示す。
【００５４】
一般的に、プレス装置により打ち抜き成形された鋼板成形品では、打抜き面で残留応力の発生状況とその分布は、打ち抜き成形時の加工条件や、製造時に用いる母材の珪素鋼板のロット、打抜き面での加工精度等の諸条件により、大きく異なる。例えば、同じ母材の珪素鋼板から、試料Ａ、試料Ｂ、及び試料Ｃをサンプリングして、打抜き面での残留応力の発生状況とその分布を見ても、図１９に示すように、材料端面に近いところで、引張応力が最も大きくなる試料Ａや試料Ｃがあれば、同じようなところで、圧縮応力が最も大きくなる試料Ｂもある。そのため、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される駆動用モータ等のモータにおいて、複数の鋼板成形品を重ね合わせて積層した積層鋼板１で、ステータやロータ向けの鉄心（製品）を製造する場合には、打抜き面での残留応力の発生状況とその分布を品質管理することは、製品の品質上、重要な工程となる。
【００５５】
そこで、母材の珪素鋼板を、プレス装置により打ち抜き加工で分割して成形された鋼板成形品において、打抜き面で残留応力の発生状況と、その分布について、試料を用いて調査した。以下、その調査について、図１４乃至図１８を用いて説明する。
【００５６】
調査条件は次の通りである。
（ａ）珪素鋼板積層体１０
１０枚の鋼板成形品２１で構成し、拘束部材４０により拘束、電解研磨処理を実施済み
（ｂ）珪素鋼板積層体１０のサンプリング数
Ｎ＝３（ヶ）
（ｃ）珪素鋼板積層体１０の方向定義
長手方向（図１４中、左下‐右上方向）、幅方向（図１４中、上下方向）
（ｄ）珪素鋼板積層体端部１１の測定ポイント５３の位置
位置Ｐ（図１４中、長手方向中央位置）、図１４乃至図１８では、「◆」でプロット
位置Ｑ（図１４中、長手方向左側寄りの位置）、図１４乃至図１８では、「■」でプロット
位置Ｒ（図１４中、位置Ｐとは正反対の珪素鋼板積層体端部１１で、長手方向中央位置）、図１４乃至図１８では、「▲」でプロット
（ｅ）用いたＸ線応力測定装置
前述したＰＳＰＣ微小部Ｘ線応力測定装置５０
（ｆ）残留応力測定深さ
打抜き面２２の表面近傍、打抜き面２２から順に１０（μｍ）、２０（μｍ）、３０（μｍ）、４０（μｍ）、及び５０（μｍ）の深さにそれぞれ位置する計６箇所の各部位
（ｇ）打ち抜き加工条件（ダイス８１とパンチ８３とのクリアランス）
ＣＬ＝ａ（０＜ａ）、ＣＬ＝４ａの２条件
【００５７】
図１４に、Ｘ線応力測定装置による残留応力の調査条件を説明する図を示す。図１５は、ＣＬ＝ａで打ち抜き加工した場合において、長手方向の残留応力の測定結果を示すグラフであり、図１６は、上記場合の幅方向の残留応力の測定結果を示すグラフである。図１７は、ＣＬ＝４ａで打ち抜き加工した場合において、長手方向の残留応力の測定結果を示すグラフであり、図１８は、上記場合の幅方向の残留応力の測定結果を示すグラフである。
【００５８】
調査結果を示す。長手方向の残留応力の場合、図１５に示す測定データと図１７に示す測定データとを比較すると、何れも引張応力が残留応力となっている点が共通する。その一方で、ＣＬ＝ａの打ち抜き加工条件による測定データのバラツキ幅が、ＣＬ＝４ａの打ち抜き加工条件による測定データのバラツキ幅より、６箇所の測定部位全体を通じて、小さくなっていることが判る。このことは、打ち抜き加工条件がＣＬ＝４ａの場合、剪断端面部２３の結晶粒が、打ち抜き加工条件がＣＬ＝ａの場合に比べて大きくなり、粒界や粒内での測定誤差が大きく生じるためと考えられる。
【００５９】
幅方向の残留応力の場合、図１６に示す測定データと図１８に示す測定データとを比較すると、ＣＬ＝ａの打ち抜き加工条件による測定データのバラツキ幅と、ＣＬ＝４ａの打ち抜き加工条件による測定データのバラツキ幅とは、６箇所の測定部位全体を通じて、長手方向の残留応力の場合の程、顕著な差異はない。また、何れも引張応力が残留応力となっている点が共通する。その一方で、ＣＬ＝ａの打ち抜き加工条件による引張応力の大きさは、６箇所の測定部位全体を通じて、ＣＬ＝４ａの打ち抜き加工条件による引張応力の大きさより大きい傾向が見られ、引張応力の発生部分布のバラツキも、ＣＬ＝４ａの打ち抜き加工条件に比して、より安定した傾向が見られる。
【００６０】
前述したように、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される駆動用モータ等のモータにおいて、複数の鋼板成形品を重ね合わせて積層した積層鋼板１で、ステータやロータ向けの鉄心（製品）を構成する場合がある。この場合において、出願人は、積層鋼板１の打抜き面２２近傍に存在する残留応力として、圧縮応力が引張応力よりも製品に悪影響を及ぼすことを既に把握している。この点について考慮しても、ＣＬ＝４ａの打ち抜き加工条件はＣＬ＝ａの打ち抜き加工条件に比べて好ましい傾向にあるとは言えない。
【００６１】
前述した構成を有する本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法の作用・効果について説明する。
【００６２】
本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法では、
（１）多結晶体からなる母材の母材珪素鋼板２０を挟み込み、母材珪素鋼板２０を打ち抜き加工により剪断し、母材珪素鋼板２０から分割して形成された鋼板成形品２１に生じた残留応力を測定する珪素鋼板の残留応力測定方法において、鋼板成形品２１で剪断された剪断端面部２３の向きと、剪断端面部２３の位置とを揃え、隣り合う鋼板成形品２１同士を重ね合わせて、所定数を満たす複数（本実施形態では、７枚以上）の鋼板成形品２１を積層した珪素鋼板積層体１０を形成すること、珪素鋼板積層体１０のうち、複数の剪断端面部２３が配置された珪素鋼板積層体端部１１の残留応力測定範囲１１Ａに、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍを設定し、Ｘ線応力測定装置５０により、鋼板成形品２１の剪断端面部２３に生じた残留応力を計測範囲Ｍで測定することを特徴とするので、例えば、鋼板成形品２１の１枚当たりの厚みが０．３ｍｍであり、入射Ｘ線５１と回折Ｘ線５２とに基づいて残留応力を計測するのに、Ｘ線応力測定装置５０の性能上、計測で必要とされる計測範囲Ｍ（Ｘ線スポット径）が直径Φ２ｍｍ等の円内全範囲である場合、１枚当たりの鋼板成形品２１の厚みを考慮した上で、所定数を満たす複数の鋼板成形品２１の数量として、鋼板成形品２１を７枚以上重ね合わせた珪素鋼板積層体１０を形成する。
【００６３】
これにより、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍは、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１の残留応力測定範囲１１Ａにおいて、剪断された７枚以上の打抜き面２２で占める範囲内に収まるようになる。この状態になると、試料である薄板の材質によっても異なるが、試料（複数積層した状態の鋼板成形品２１）の結晶粒が少なくとも数百から五千個ぐらい存在するようになり、母材珪素鋼板２０に発生した残留応力に起因する歪みの大きさの変化、すなわち、残留応力の発生部分において結晶格子面の間隔の変化を、安定した測定精度で捉えることができる。よって、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１の残留応力測定範囲１１Ａ内に占める７枚以上の打抜き面２２を、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍに設定し、周知のＸ線応力測定装置５０により、入射Ｘ線５１を計測範囲Ｍ内の所定位置の測定ポイント５３にスポット的に照射し、その回折Ｘ線５２を取り込んで回折角２θを検出すれば、信頼性の高い高精度な応力測定が可能となる。また、珪素鋼板積層体端部１１の残留応力測定範囲１１Ａ内において、計測範囲Ｍを変えて別の位置で応力測定をすれば、複数積層した鋼板成形品２１で剪断された剪断端面部２３に発生した残留応力の分布を把握することができる。
【００６４】
１枚当たりの薄板の厚さが、Ｘ線応力測定装置の性能上、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲となる直径の大きさより大きくなる板の残留応力については、従来の残留応力測定方法で測定できるため、本発明の薄板の残留応力測定方法は、上記直径の大きさより厚みの小さい薄板を対象としている。その一方で、Ｘ線応力測定装置５０では、上述したように、その性能上、Ｘ線応力測定法で必要とされる計測範囲Ｍが、例えば、直径Φ２ｍｍ等の円内全範囲であり、上記直径の大きさより厚みの小さい珪素鋼板（鋼板成形品２１）の残留応力を測定しようとすると、鋼板成形品２１を１枚毎に測定することはできない。そのため、７枚以上の鋼板成形品２１を積層した珪素鋼板積層体１０を形成する必要がある。
【００６５】
珪素鋼板積層体１０が、モータにおけるロータやステータに構成される鉄心である場合、鋼板成形品２１に残留応力があると、部分的に透磁率が下がり必要な磁束密度を得られずモータの性能に大きく影響を及ぼすため、鋼板成形品２１に生じた残留応力を測定して把握する必要がある。モータの場合、鋼板成形品２１に生じた残留応力を、鋼板成形品２１を１枚毎に個々に把握することよりも、複数の鋼板成形品２１で構成された珪素鋼板積層体１０を計測対象に、複数の鋼板成形品２１で剪断された剪断端面部２３一帯の残留応力を測定し、珪素鋼板積層体１０（鉄心）全体において、残留応力が、どの程度の大きさで、どのような分布で生じているのかを把握することが重要となる。
【００６６】
モータの中でもとりわけ、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車向けモータでは、小型で高出力化が特に要求されており、その解決策の一つとして鉄損等のエネルギロスを少なくするため、珪素鋼板積層体１０（積層鋼板１）を構成する鋼板成形品２１に生じた残留応力を除去、あるいは抑制する必要がある。残留応力の除去等は、鋼板成形品２１を熱処理してもできるが、自動車向けの各種部品には、厳格な品質管理が実施されており、残留応力の除去等を熱処理で行うと、コスト高になる上、加熱による二次的な歪みが鋼板成形品２１に発生する虞があるため、熱処理による残留応力の除去等は好ましくない。そのため、母材珪素鋼板２０を剪断加工する工程で、残留応力が鋼板成形品２１に極力発生しないよう、様々な工夫を行って珪素鋼板積層体１０（積層鋼板１）が製造されている。本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法では、このように製造された珪素鋼板積層体１０（積層鋼板１）（例示した自動車向けのモータの鉄心等）が量産体制下にある場合でも、品質管理上、定期的に製造される珪素鋼板積層体１０（積層鋼板１）の残留応力とその分布を、Ｘ線応力測定法により、信頼性が高く高精度に測定することができる。
【００６７】
従って、本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法では、母材珪素鋼板２０を剪断したとき、剪断された鋼板成形品２１の剪断端面部２３に生じた残留応力とその分布を高精度に測定することができる、という優れた効果を奏する。
【００６８】
（２）（１）に記載する珪素鋼板の残留応力測定方法において、所定数を満たす複数の数量は、用いるＸ線応力測定装置５０で、Ｘ線応力測定法で必要とされる計測範囲Ｍの大きさ（直径Φ２ｍｍ等の円内全範囲）を少なくとも超えるよう、１枚当たりの厚みが０．３ｍｍの鋼板成形品２１を積層させるのに必要な数量（本実施形態では７枚以上）であることを特徴とするので、鋼板成形品２１の厚みが０．３ｍｍと薄くても、Ｘ線応力測定法に必要な少なくとも数百から五千個ぐらいの結晶粒が、残留応力を測定したい残留応力測定範囲１１Ａの計測範囲Ｍにおいて、確保することができるようになる。その結果、測定したい残留応力測定範囲１１Ａで、結晶格子面の間隔の変化を安定した測定精度で捉えることができ、残留応力における大きさ、向き、及び分布等より精度良く取得することができる。
【００６９】
（３）（１）または（２）に記載する珪素鋼板の残留応力測定方法において、Ｘ線応力測定装置５０による測定前に、珪素鋼板積層体端部１１のうち、設定された残留応力測定範囲１１Ａに属する鋼板成形品２１の打抜き面２２だけに電解液７８を付着させ、電解液７８が付着した鋼板成形品２１の打抜き面２２を、電解研磨装置７０により、研磨処理して面粗度を小さくすることを特徴とするので、研磨処理された鋼板成形品２１の打抜き面２２から、その深さ方向で結晶粒が存在する薄板内部（剪断端面部２３）側に生じた残留応力とその分布を、後述する第１方向及び第２方向の少なくとも２次元で測定することができる。
【００７０】
すなわち、打ち抜き加工により、剪断後の各鋼板成形品２１において、打抜き面２２は、剪断面２２ａと破断面２２ｂとの２層状となり、この剪断された２層状の打抜き面２２の面形状は、面粗度（凹凸の差）が大きくなった状態となる。そのため、珪素鋼板積層体端部１１内で設定された残留応力測定範囲１１Ａに属する各鋼板成形品２１の打抜き面２２を、研磨処理することにより、研磨処理された各打抜き面２２の端面形状は、凹凸の差が小さくなって面粗度が小さくなり、珪素鋼板積層体端部１１内で残留応力測定範囲１１Ａに設定された各鋼板成形品２１の打抜き面２２がより平滑化した形状となる。
【００７１】
ここで、説明の便宜上、鋼板成形品２１において、鋼板成形品２１の厚み方向を第１方向、鋼板成形品２１が剪断された方向に沿う方向を第２方向、第１方向と第２方向とが直交する方向を第３方向とする。
【００７２】
本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法では、形状が平滑化した珪素鋼板積層体１０の残留応力測定範囲１１Ａの打抜き面２２を、Ｘ線応力測定法で必要となる計測範囲Ｍに設定し、Ｘ線応力測定装置５０により、入射Ｘ線５１を計測範囲Ｍの測定ポイント５３にスポット的に照射し、その回折Ｘ線５２を取り込んで回折角を検出する。このとき、照射した入射Ｘ線５１が、第３方向に対し、鋼板成形品２１の結晶粒が存在する薄板内部（剪断端面部２３）側に、剪断された打抜き面２２から数十（μｍ）奥側に位置するところの範囲まで精度良く届き、結晶粒で回折した回折Ｘ線５２が、平滑化された珪素鋼板積層体１０の残留応力測定範囲１１Ａの打抜き面２２を通じて、回折角２θがより正確に得られ、Ｘ線応力測定装置５０に精度良く取り込まれるため、残留応力の大きさが精度良く得られる。
【００７３】
Ｘ線応力測定装置５０では、剪断された打抜き面２２から数十（μｍ）奥側に位置する剪断端面部２３において、第１方向、第２方向、及び第３方向の結晶格子面の間隔を検知し残留応力を求めることができる。また、本実施形態で実施した調査試験のように、場合によっては、第３方向の残留応力を零とみなすこともできるため、剪断された打抜き面２２から数十（μｍ）奥側に位置する剪断端面部２３において、第１方向、及び第２方向に生じる残留応力とその分布を、これらの方向に生じる結晶格子面間隔と、その回折角２θに基づいて求めることができる。よって、研磨処理された各鋼板成形品２１の打抜き面２２から、その深さ方向に結晶粒が存在する薄板内部側に生じた残留応力とその分布を、鋼板成形品２１の厚み方向（第１方向）と、鋼板成形品２１が剪断された方向（第２方向）の少なくとも２次元で、信頼性が高く高精度に測定することができる。
【００７４】
ところで、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１内で残留応力測定範囲１１Ａに設定された各鋼板成形品２１の打抜き面２２をより平滑化するのに、平滑化しようとする剪断端面部２３に、砥石やサンドペーパ等の研削・研磨手段で外力を物理的に作用させると、この外力の作用により、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１に新たな応力が生じる虞がある。あるいは、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１における結晶粒の組織が変質する虞がある。
【００７５】
本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法では、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１内で残留応力測定範囲１１Ａに設定された各鋼板成形品２１の打抜き面２２を平滑化するときに、電解研磨法による電解研磨装置で残留応力測定範囲１１Ａの打抜き面２２を研磨処理することにより、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１内で残留応力測定範囲１１Ａに、上述したような二次的な応力の発生や、結晶粒の組織の変質を阻止することができる。
【００７６】
（４）（３）に記載する本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法において、珪素鋼板積層体１０には、隣り合う鋼板成形品２１，２１同士の密着を高める拘束部材４０が設けられているので、電解研磨法による研磨処理で必要な電解液７８が、積層する鋼板成形品２１，２１同士の間に入り込み、留まってしまうことに起因して、鋼板成形品２１が腐食するのを防止することができる。特に、拘束部材４０，４０が、設定された残留応力測定範囲１１Ａを挟む両側に設けられている場合には、設定された残留応力測定範囲１１Ａに属する各鋼板成形品２１の打抜き面２２だけに付着させた電解液７８が、残留応力測定範囲１１Ａ外の電解液塗布外範囲Ｎに流出することを抑止することができる。
【００７７】
（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法において、鋼板成形品２１（母材珪素鋼板２０）は、電磁鋼板であることを特徴とするので、複数の鋼板成形品２１を積層した珪素鋼板積層体１０を、モータにおけるステータあるいはロータに構成される鉄心として用いると、電気エネルギと磁気エネルギとの変換効率が高く得られ、鉄損等のエネルギロスを低減したモータを提供することができる。
【００７８】
（６）（５）に記載する本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法において、鋼板成形品２１（母材珪素鋼板２０）は、珪素鋼板であることを特徴とするので、珪素鋼板は、電磁鋼板の中でも、（ａ）透磁率が比較的高い材料であること、（ｂ）材料コストが安価であること、の各メリットを有する。ひいては、各種モータのほか、変圧器等の製品向けに、鉄心用磁性材料として珪素鋼板（鋼板成形品２１）を用いれば、高性能な上記製品を安価に製造することができる。
【００７９】
（７）（１）乃至（６）のいずれか１つに記載する本実施形態の珪素鋼板の残留応力測定方法において、珪素鋼板積層体１０は、自動車に搭載されるモータで、ステータあるいはロータに構成される鉄心として用いられる積層鋼板１であることを特徴とするので、積層鋼板１を量産体制下で製造する場合でも、品質管理上、定期的に積層鋼板１の残留応力とその分布を、Ｘ線応力測定法により、信頼性が高く高精度に測定することができることから、品質が高い鉄心をステータあるいはロータに備えた自動車向けモータを製造することができる。ひいては、鉄損等のエネルギロスを低減すると共に、小型ながらより高出力化された自動車向けモータを、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータに向けに提供することができる。
【００８０】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
（１）例えば、実施形態では、使用するＸ線応力測定装置５０において、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲Ｍが直径Φ２（ｍｍ）の円内全域としたため、珪素鋼板積層体１０を構成するのに、７枚以上の鋼板成形品２１を積層させるようにした。しかしながら、Ｘ線応力測定法で必要な計測範囲は、実施形態に限定されるものではなく、使用するＸ線応力測定装置の仕様によって異なるため、金属板積層体を構成するために積層させる剪断後の薄板に数量は、剪断後の薄板の端面の大きさがＸ線応力測定装置の計測範囲を超えるよう、所定数を満たす複数とする。
【００８１】
（２）また、実施形態では、珪素鋼板積層体１０の珪素鋼板積層体端部１１の残留応力測定範囲１１Ａを、珪素鋼板積層体１０のうち、２箇所の拘束部材４０で拘束した間に設定したが、珪素鋼板積層体端部１１において、隣り合う鋼板成形品２１，２１同士で十分な密着が確保できれば、珪素鋼板積層体端部１１全体を残留応力測定範囲１１Ａに設定しても良い。
【００８２】
（３）また、実施形態では、積層鋼板１や珪素鋼板積層体１０を、自動車向けモータのステータあるいはロータの鉄心に用いる場合について説明したが、例えば、コンプレッサ等の各種モータの鉄心や、変圧器に構成される積層鋼板に適用しても良く、積層鋼板や金属板積層体を構成する製品の応用は、種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  積層鋼板
１０  珪素鋼板積層体（金属板積層体）
１１  珪素鋼板積層体端部（金属板積層体端面部）
１１Ａ  残留応力測定範囲（金属板積層体端面部の一部）
２０  母材珪素鋼板（母材の金属製薄板）
２１  鋼板成形品（剪断後の薄板）
２２  打抜き面（薄板の端面）
２３  剪断端面部（剪断後の薄板で剪断された端面部）
４０  拘束部材
５０  Ｘ線応力測定装置
５１  入射Ｘ線
５２  回析Ｘ線
Ｍ  計測範囲
７０  電解研磨装置
７８  電解液
【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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