TW201621343A - 剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法 - Google Patents

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Abstract

在預測將無方向性電磁鋼板剪切加工成某個寬度之剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損時，使用藉由剪切加工而未導入加工應變之加工非影響部的鐵損Wn(B1)和導入加工應變之加工影響部的鐵損Wi(B2)，依既定的關係式計算出剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損Wt(B0)。

Description

剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法
本發明係關於馬達等的鐵芯材料所使用的無方向性電磁鋼板之利用技術，特別是關於剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法。
馬達等的鐵芯所使用之無方向性電磁鋼板，為了提高生產性而藉由剪斷、衝壓加工等的剪切加工進行成形。在此情況，因為在剪切加工時會導入塑性應變、彈性應變，而使鐵損增加。
特別是在鐵芯尺寸小、剪切加工後的鋼板之寬度變窄的情況，應變所造成之鐵損特性劣化量非常大，與依JIS規定的評價法所求出的鐵損值差異很大，因此無法獲得按照設計規格的馬達特性。
一般而言，為了在設計階段高精度地預測馬達特性，必須在電磁場解析等中，使用將剪切加工的影響納入考慮之鐵損特性。作為如此般將剪切加工的影響納入考慮之鐵損特性的模擬手法，例如在非專利文獻1揭露的手法，是實際測定剪切加工後的鐵損並進行模擬，又在非 專利文獻2揭露的手法，是利用彈塑性變形解析求取應變量，與單板之拉伸壓縮應力下的鐵損組合而進行預測。
非專利文獻1：電綜(Denso)技報vol.12 No.2 2007年pp.129-135
非專利文獻2：電氣學會論文誌A、131卷、7號，2011年pp.567-574
然而，在這些手法，必須有對應於藉由剪切加工所獲得之所有寬度的鋼板之鐵損的實測值、或進行複雜的彈塑性變形解析，因此非常耗費時間、勞力、成本。因此，很難將這些手法及時應用在實際設計上，現在對於利用簡化的手法來預測鐵損的需求仍非常高。
本發明是有鑑於上述現狀而開發完成的，其目的是為了提供一種剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，將無方向性電磁鋼板剪切加工成某個寬度後，簡單且高精度地預測剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損特性。
又本發明的剪切加工是指所謂廣義的剪切加工，亦即讓作為被加工材之鋼板塑性變形(剪切變形)，最後將作為被加工材之鋼板破壞而切斷成期望的形狀、尺寸之加工，例如包含剪斷、衝壓加工(punching)等。
本發明人等，為了達成上述目的反覆進行深入探討的結果，獲得以下的認知。
(1)在剪切加工後的無方向性電磁鋼板中存在著：未導入加工應變之加工非影響部、導入加工應變之加工影響部，只要將加工非影響部的鐵損和加工影響部的鐵損按照加工非影響部和加工影響部的比例相加，就能預測剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損。
(2)加工非影響部和加工影響部的磁通流動，按照平均磁通密度值可大致分成3個模式(區域)。
區域1：隨著平均磁通密度B0增加，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例增加的區域
區域2：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1以比加工影響部的磁通密度B2更高比例增加的區域
區域3：隨著平均磁通密度B0的增加，加工影響部的磁通密度B2以比加工非影響部的磁通密度B1更高比例增加的區域
在此，B0、B1及B2分別為：將剪切加工後的無方向性電磁鋼板勵磁時所流過之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之平均磁通密度、加工非影響部的磁通密度、及加工影響部的磁通密度。
(3)而且，在這種模式下，例如只要使用以下所示的手法來設定加工非影響部和加工影響部的鐵損，就能更簡單地將剪切加工成任意寬度後的無方向性電磁鋼板之鐵損予以高精度地預測。
‧將材料相同但剪切加工所造成的影響程度較小的試樣，例如剪切加工後的寬度較大的試樣、或應變影響幾乎不存在之放電加工後的試樣之鐵損，當作加工非影響部的鐵損。
‧將材料相同但剪切加工所造成的影響程度不同的試樣之鐵損進行比較(例如，放電加工後的試樣和剪斷(剪切)成任意寬度後的試樣之鐵損進行比較、剪斷成不同寬度的2種試樣的鐵損進行比較)，藉此導出加工影響部的鐵損。
此外，加工影響部的鐵損也能採用，對於與待預測的鋼板相同材質之無方向性電磁鋼板施加100MPa以上的單軸壓縮應力時所測定的鐵損來代替。
(4)此外，從加工端部起算之應變導入寬度，使用利用X射線或放射光之實測結果是最佳的，更簡單地使用板厚2~4倍的數值時，可獲得實用上毫無問題的預測精度。
以下說明，導致獲得該等認知的實驗。
<實驗1>
將板厚0.20~0.65mm的無方向性電磁鋼板剪斷(剪切)成寬度：30mm的試樣。接著，從寬度：30mm的試樣製 作成寬度：30mm×長度：280mm的愛波斯坦(Epstein)試驗片(以下也簡稱為「試驗片」)共4片。在此，是以輥軋方向成為試驗片長度方向的方式進行剪斷。
然後，利用X射線繞射法測定試樣端部的殘留應力分布測定。在此，測定是採用並傾法，計算是採用半寬中點法而導出應力。圖1(a)顯示板厚：0.50mm的試樣之應力測定結果。此外，圖1(b)顯示應力測定要領。
從圖1(a)可確認，從試樣的加工端部到距離1.5mm左右的位置，存在著應變(受加工的影響)。
此外，圖2顯示各試樣的板厚和從受加工的影響之加工端部起算的距離(也稱為加工影響寬度)的關係。從圖2可知，加工影響寬度會依試樣的板厚而發生變動。
接下來，按照試樣的板厚，在離兩端0.5~2.2mm的位置分別進行直徑0.5mm的孔加工，讓探查線圈通過該孔，測定試樣寬度中央部之加工非影響部及加工端部附近之加工影響部的磁通密度分布。
將板厚：0.5mm的試樣(鋼板)勵磁時所流過之試樣的平均磁通密度設為B0，將試樣寬度中央部的加工非影響部的磁通密度設為B1，將加工端部附近的加工影響部的磁通密度設為B2時，平均磁通密度B0與加工非影響部的磁通密度B1及加工影響部的磁通密度B2之關係如圖3所示。
如圖3所示般，在平均磁通密度B0到0.3T左右為止的區域A，加工影響部與加工非影響部的磁通流動 大致相同。
此外，在平均磁通密度B0為0.3T~1.4T左右的區域B，加工非影響部的磁通變得比平均磁通密度B0更容易流動，加工非影響部的磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比成為1.015。
再者，在平均磁通密度B0為1.4T~1.7T左右的區域C，加工非影響部的磁通變得比平均磁通密度B0更不容易流動，加工非影響部的磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比成為0.93。
而且，最後當平均磁通密度B0成為1.7T時，加工影響部和加工非影響部的磁通密度成為相同，在平均磁通密度B0超過1.7T的區域D，加工影響部和加工非影響部的磁通密度為相同值。
在此，關於加工影響部和加工非影響部的磁通流動大致相同的區域A之平均磁通密度的上限值(亦即，區域A和區域B的邊界之平均磁通密度的值)Ba具有板厚依存性，如圖4所示般，板厚為0.25mm~0.50mm的試樣，Ba會依板厚而發生變動，在0.25mm以下及超過0.50mm時，則呈現固定值。
又關於區域A以外的各區域之平均磁通密度的上限值(邊界值)，看不出板厚依存性。此外，在區域B及C中，加工非影響部的磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，全部試樣的平均分別為1.02、0.93左右。再者，在區域B之平均磁通密度的上限值(區域B和 區域C的邊界之平均磁通密度值)Bb，全部試樣的平均為1.45T左右。
根據該測定結果，構築圖5所示的模式，(a)加工影響部和加工非影響部的磁通流動成為大致相同的區域(區域A)之上限值Ba，如圖4所示般，在板厚t為0.25mm以下的情況設定為0T，在板厚t為超過0.25mm、0.50mm以下的情況設定為1.2×t-0.3，在板厚t超過0.50mm的情況設定為0.3T，(b)在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域(區域B)，代表加工非影響部的磁通流動容易度、即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比設定為1.02，(C)在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更不容易流動的區域(區域C)，代表加工非影響部的磁通流動容易度、即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比設定為0.93，(d)加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域(區域B)之平均磁通密度的上限值(區域B和區域C的邊界之平均磁通密度的值)Bb設定為1.45T， 驗證該模式的精度。
<實驗2>
將實驗1所使用之板厚：0.5mm的無方向性電磁鋼板，切斷加工成寬度：10mm×長度：280mm的試樣。加工 影響寬度是指：從受加工的影響之加工端部起算的距離，加工非影響寬度是指：未受加工的影響之區域的寬度。又切斷加工方法是剪斷(剪切)或是放電加工。
然後，如圖6(a)及(b)所示般，將依相同方法進行切斷加工後的試樣共3片予以組合成合計寬度：30mm的試驗片。如此般製作出其長度方向成為輥軋方向的試驗片計4片，進行愛波斯坦測定。
在此，進行放電加工後的試樣幾乎沒有發生變應，亦即並不存在加工影響部。因此，在圖5所示的模式中，若使用放電加工後的試樣之鐵損作為剪斷後的試樣之加工非影響部的鐵損，則剪斷後的試樣之鐵損能用下式般的關係式(1)表示。
剪斷後的試樣之鐵損(B0)=放電加工後的試樣之鐵損(B1)×加工非影響部的寬度比例+剪斷後的試樣之加工影響部的鐵損(B2)×加工影響部的寬度比例…(1)
又加工影響部的寬度比例，是加工影響寬度對於剪斷後的試樣之試樣寬度的合計比例；加工非影響部的寬度比例，是加工非影響寬度對於剪斷後的試樣之試樣寬度的合計比例。
而且，根據實驗1的結果，將剪斷後的試樣之加工影響寬度設定為1.5mm，實施加工影響部和非加工影響部的邊界設定。
此外，圖7顯示在平均磁通密度B0為0~0.3T的低磁通密度域(區域A)之B0與B1、B2的關係。
如圖7所示般，在此所使用的試樣之板厚為0.5mm，根據實驗1的結果，將區域A之平均磁通密度的上限值Ba設定為0.3T，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2，到平均磁通密度B0成為0.3T為止是相同的(B0=B1=B2)。
接著設定，在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域B之B0與B1、B2的關係。
根據實驗1的結果，將加工非影響部的磁通比平均磁通密度B0容易流動的區域B之平均磁通密度B0的上限值Bb設定為1.45T。
此外，代表加工非影響部的磁通流動容易度、即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比可設定為1.02；此外，由於區域B的平均磁通密度B0成為下限值(區域A和區域B的邊界之平均磁通密度：0.3T)時的B1值為0.3T，在區域B(平均磁通密度在Ba和Bb之間)的加工非影響部之磁通密度B1，如圖8所示般，能依據下式(2)進行計算。
B1=1.02×B0-0.006．．．(2)
另一方面，加工影響部的磁通密度B2，可將全部磁通量與加工非影響部的磁通量差除以加工影響部的剖面積，亦即如圖8所示般依下式(3)進行計算。
B2=(B0-B1×[加工非影響部的寬度比例])/[加工影響部的寬度比例]．．．(3)
在此，若依據上述(2)及(3)式計算平均磁通密度B0=Bb(1.45T)時的B1及B2，分別成為1.47T、1.40T。
(3)式中之加工影響部及加工非影響部的寬度比例，是剪斷後的試樣之加工影響部及加工非影響部的寬度比例。在此，剪斷後的試樣之加工影響寬度，根據實驗1可設定成1.5mm，又如圖6(b)所示般，在組合該試樣而構成的試驗片，加工影響部全部共存在6個。因此，剪斷後的試樣之加工影響部的寬度比例能用1.5mm×6個/30mm的方式計算，加工非影響部的寬度比例能用(30mm-1.5mm×6個)/30mm的方式計算。
接著設定，在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更不容易流動的區域C之B0與B1、B2的關係。
表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比可設定為0.93，又由於在區域C的平均磁通密度成為下限值(區域B和區域C的邊界之平均磁通密度：1.45T)時的B1值依據上述(2)式成為1.47T，Bb和Bc之間(區域C)的加工非影響部之磁通密度，如圖8所示般能依據下式(4)進行計算。
B1=0.93×B0+0.1215．．．(4)
另一方面，加工影響部的磁通密度B2，能將全部磁通量與加工非影響部的磁通量差除以加工影響部的剖面積、亦即依上式(3)進行計算。
此外，若依據(3)式及(4)式求取B1=B2時的平均磁通密度B0、亦即加工非影響部的磁通比平均磁通密度更不容易流動的區域C之平均磁通密度的上限值Bc，成為1.73T。
再者，平均磁通密度超過1.73T之高磁通密度區域(區域D)，是作為隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例增加的區域，而設定成B0=B1=B2。
因為各區域之B0與B1、B2的關係如上述般所示，根據這些關係，使用(1)式導出剪斷後的試樣之加工影響部的鐵損。
圖9顯示放電加工後的試樣和剪斷後的試樣之磁性(鐵損)測定結果。
在此，例如當平均磁通密度B0為1.0T的情況，依(2)式之加工非影響部的磁通密度B1值成為1.014T。因此，在平均磁通密度B0為1.0T的情況，(1)式之放電加工後的試樣之鐵損(B1)，可使用圖9(a)之磁通密度為1.014T時的鐵損值。
而且，使用這些數值及(1)式，導出剪斷後的試樣之加工影響部的鐵損。
又當平均磁通密度B0為1.0T的情況，依(2)及(3)式 之加工影響部的磁通密度B2值成為0.967T。因此，在此情況所導出之加工影響部的鐵損，成為B2=0.967T時的加工影響部之鐵損。
如圖9所示般，磁通密度為1.0T時之剪斷後的試樣整體的鐵損為1.189W/kg，又磁通密度為1.014T時的放電加工後的試樣整體的鐵損為0.968W/kg。
此外，該試樣之加工影響寬度，因為根據實驗1可設定成每1個1.5mm，剪斷後的試樣之加工影響部的寬度比例能用1.5mm×6個÷30mm(=9mm÷30mm)的方式計算，加工非影響部的寬度比例能用(30mm-1.5mm×6個)÷30mm(=21mm÷30mm)的方式計算。
若將上述B0與B1、B2的關係、以及鐵損值及寬度比例值代入(1)式中，成為1.189W/kg(B0=1.0T)=0.968W/kg(B1=1.014T)×21mm÷30mm+剪斷後的試樣之加工影響部的鐵損(B2=0.967T)×9mm÷30mm如此導出B2=0.967T之剪斷後的試樣之加工影響部的鐵損為1.71W/kg。
如上述般，對於加工影響部的磁通密度B2，導出加工影響部的鐵損。所導出之加工影響部的鐵損和磁通密度的關係如圖10所示。在此所指的磁通密度相當於B2。
此外，另行測定，對於與上述試樣相同材質的鋼板沿輥軋方向施加100MPa單軸壓縮應力的情況之鐵損(以下也 稱為單軸壓縮應力鐵損)。將其測定結果一併顯示於圖10。
根據圖10可知，所導出的加工影響部之鐵損與100MPa的單軸壓縮應力鐵損大致一致。
此外，在單軸壓縮應力鐵損中，縱使施加100MPa以上的應力，鐵損的增加呈現大致飽和的傾向。因此可說，加工影響部的鐵損，可採用對於與待預測的鋼板相同材質的鋼板施加100MPa以上的單軸壓縮應力所測定之單軸壓縮應力鐵損來代替。
<實驗3>
將實驗2所使用之板厚：0.5mm的無方向性電磁鋼板，實施剪斷(剪切)加工而成為寬度：5mm×長度：280mm的試樣。
然後，如圖11所示般，將剪切加工後的鋼板共6片組合成合計寬度：30mm的試驗片。如此般製作出其長度方向成為輥軋方向的試驗片共4片，進行愛波斯坦測定。
接著，將此剪切加工成寬度：5mm後的試樣之鐵損的實測值，與使用實驗2所求出的放電加工後的試樣之鐵損及加工影響部的鐵損所計算之預測值，進行比較。
在此具體說明：剪切加工成寬度：5mm後的試樣之鐵損的計算方法。
首先說明，圖12所示之B0與B1、B2的關係。
本實驗也是使用與實驗1相同的鋼板(板厚： 0.5mm)。因此，本實驗所使用之剪切加工成寬度：5mm後的試樣也是，在平均磁通密度B0為0~0.3T的低磁通密度區域(區域A)，加工非影響部和加工影響部的磁通流動容易度可視為相同(B0=B1=B2)。
接著設定，在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域B之B0與B1、B2的關係。
與實驗2的情況相同，根據實驗1的結果，將加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域B之平均磁通密度的上限值Bb設定為1.45T。
此外，表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比可設定成1.02，又區域B之平均磁通密度成為下限值(區域A和區域B的邊界之平均磁通密度：0.3T)時的B1值可設定成0.3T，因此在區域B(平均磁通密度在Ba和Bb之間)的加工非影響部的磁通密度B1，能依下式(2)進行計算。
B1=1.02×B0-0.006．．．(2)
另一方面，加工影響部的磁通密度B2，可將全磁通量與加工非影響部的磁通量差除以加工影響部的剖面積，亦即依下式(3)進行計算。
B2=(B0-B1×[加工非影響部的寬度比例])/[加工影響部的寬度比例]．．．(3)
在此，若依據上述(2)及(3)式計算平均磁通密度B0=Bb(1.45T)時的B1及B2，分別成為1.47T、1.44T。
又(3)式中之加工影響部及加工非影響部的寬度比例，是剪斷成寬度：5mm後的試樣之加工影響部及加工非影響部的寬度比例。在此，實驗所使用之剪切加工後的寬度：5mm的試樣之加工影響寬度，可根據實驗1設定成1.5mm，又如圖11所示般，在組合該試樣所構成的試驗片，加工影響部全部共有12個存在。
因此，此情況的加工影響部之寬度比例能用1.5mm×12個/30mm(=18mm÷30mm)的方式計算，加工非影響部的寬度比例能用(30mm-1.5mm×12個)/30mm(=12mm÷30mm)的方式計算。
接著設定，在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更不容易流動的區域C之B0與B1、B2的關係。
表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比可設定成0.93，又區域C的平均磁通密度成為下限值(在區域B和區域C的邊界之平均磁通密度：1.45T)時之B1值，依上述(2)式可設定成1.47T，因此在區域C(Bb和Bc之間)的加工非影響部的磁通密度能依據下式(4)進行計算。
B1=0.93×B0+0.1215．．．(4)
另一方面，加工影響部的磁通密度B2，可將全磁通量與加工非影響部的磁通量差除以加工影響部的剖面積、亦即依據上式(3)進行計算。
此外，若依據(3)式及(4)式求取B1=B2時的平均磁通密度B0、亦即加工非影響部的磁通比平均磁通密度更不容易流動的區域C之平均磁通密度的上限值Bc，成為1.74T。
再者，平均磁通密度超過1.74T的高磁通密度區域(區域D)，是作為隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例增加的區域，而設定成B0=B1=B2。
根據上述在各區域之B0與B1、B2的關係、實驗2所求出之放電加工後的試樣的鐵損及加工影響部的鐵損，利用下式(5)可計算剪斷(剪切)成寬度：5mm後的試樣之鐵損。
[剪斷成寬度：5mm的試樣的鐵損(B0)]=[實驗2所求出之放電加工後的試樣的鐵損(B1)]×[加工非影響部的寬度比例]+[實驗2所求出之加工影響部的鐵損(B2)]×[加工影響部的寬度比例]…(5)
又上式(5)中之加工影響部及加工非影響部的寬度比例，是剪斷成寬度：5mm後的試樣的加工影響部及加工非影響部的寬度比例，具體的說是如上述般，加工影響部的寬度比例能用1.5mm×12個÷30mm(=18mm÷30mm)的方式 計算，加工非影響部的寬度比例能用(30mm-1.5mm×12個)÷30mm(=12mm÷30mm)的方式計算。
圖13顯示，上述計算結果及鐵損的實測值與平均磁通密度B0的關係圖。根據圖13可知，上述計算結果及鐵損的實測值非常吻合。
根據上述實驗1~3的結果可清楚明白，依據以下手法可高精度地預測：將無方向性電磁鋼板剪切加工成某個寬度之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損特性。
(1)在預測藉由剪切加工而導入加工應變之剪切加工後的無方向性電磁鋼板的鐵損時，將未導入加工應變之加工非影響部的鐵損和導入加工應變之加工影響部的鐵損，按照加工非影響部和加工影響部的寬度比例相加。
(2)加工非影響部和加工影響部的磁通流動，按照平均磁通密度的值可大致分類成3個模式(區域)。
區域1：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例增加的區域(上述實驗中的區域A及D相當於此)
區域2：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1以比加工影響部的磁通密度B2更高的比例增加的區域(上述實驗中的區域B相當於此)
區域3：隨著平均磁通密度B0的增加，加工影響部的磁通密度B2以比加工非影響部的磁通密度B1更高的比例增加的區域(上述實驗中的區域C相當於此)
(3)將與待預測的鋼板之材料(材質)相同但剪切加工所造成的影響程度較小的試樣(例如，應變(剪切加工)影響幾乎不存在之放電加工後的試樣)的鐵損，當作加工非影響部的鐵損。
此外，將與待預測的鋼板之材料相同，但切斷加工所造成的影響程度不同之2個試樣的鐵損(例如，藉由放電加工進行切斷加工後的試樣和剪斷成任意寬度後的試樣的鐵損、剪斷成不同寬度的2種試樣的鐵損)進行比較，藉此導出加工影響部的鐵損。
又加工影響部的鐵損也能採用，對於與待預測的鋼板相同材質的鋼板施加100MPa以上的單軸壓縮應力所測定之單軸壓縮應力鐵損來代替。
<實驗4>
到此為止，作為加工非影響部的鐵損，是利用儘量減少應變導入之放電加工後的試樣，而使用其鐵損，但放電加工較費事，宜考慮採用其他手段。
於是，採用與實驗1~3所使用者相同的材料，以試樣的長度方向成為輥軋方向的方式剪斷加工成寬度：10mm~40mm的試樣，使用這些試樣的鐵損作為加工非影響部的鐵損，依據上述手法計算出剪切加工成寬度：5mm後的鋼板的鐵損，將計算值與實測值進行比較，調查各個情況的預測精度。
又加工影響部的鐵損，是使用寬度：40mm的試樣及 寬度：10mm的試樣來導出。
此外，在此的計算值的精度驗證所使用的實測值，是藉由剪斷而裁切出寬度：5mm×長度：280mm的試樣，以成為合計寬度：30mm的方式組合成L方向的試驗片共4片，進行4片試驗片的愛波斯坦測定而求出鐵損的實測值。用於導出計算參數的試樣，是長度方向成為輥軋方向的試樣(L方向的試樣)。為了導出計算參數而使用C方向的試樣的情況，可利用C方向試樣的實測值；為了導出計算參數而使用L+C方向(L方向、C方向分別為同量)的試樣的情況，可利用L+C方向的試樣的實測值。
評價結果如表1所示。表1所示之在各勵磁磁通密度的預測精度偏差，是以剪切加工成寬度：5mm後的鋼板之在各勵磁磁通密度的鐵損實測值為基準，而表示計算值與實測值的相對比例。
根據表1可看出，作為加工非影響部的鐵損，如果使用寬度：30mm以上的試樣的鐵損來取代放電加工後的試樣的鐵損的話，預測精度的偏差減少，有能精度良好地預測剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損的傾向。
這是因為，藉由使寬度成為30mm以上，應變的影響寬度占全部寬度的比例變得非常小，而使加工應變對鐵損造成的影響減少。
<實驗5>
接下來探討，在導出加工影響部的鐵損特性時所使用之剪切加工所造成的影響程度不同的試樣、亦即剪切加工後的寬度不同的試樣之較佳組合。
對於與實驗1~3所使用者相同的材料實施剪切加工(剪斷)，製作成各種寬度的試樣。接著，與實驗1~3同樣地測定各試樣的鐵損，組合成表2所示般的不同寬度的試樣的鐵損，藉由實驗1~3所使用的手法導出加工影響部的鐵損。
根據所導出之加工影響部的鐵損，分別預測剪切加工成寬度：5mm後的試樣的鐵損特性，與實測值進行比較。又作為加工非影響部的鐵損，是使用表2中的第1個試樣的鐵損。
評價結果如表2所示。
根據表2可知，將寬度：30mm以上之試樣的鐵損和寬度：15mm以下之試樣的鐵損組合所導出之加工影響部的鐵損，其預測精度偏差小，而使精度更加提高。
這是因為，如果將2個試樣間之加工應變的影響差儘量擴大，就不容易受到除此以外的鐵損變動因子的影響，藉此可精度良好地導出加工影響部的鐵損。
<實驗6>
在本發明的模式，是將加工影響部的鐵損和加工非影響部的鐵損按照加工影響部的寬度比例及加工非影響部的寬度比例予以相加，藉此預測剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損，因此正確地掌握加工影響寬度是重要的。因此較佳為，每次都實施利用X射線或放射光來測定彈性應力，而採用根據其結果所求出之加工影響寬度值。
然而，每次都測定加工影響寬度是非常費事的，因此調查加工影響寬度與預測精度的關係。
在此，針對板厚不同之0.1~0.5mm的試樣進行調查。此外，作為加工影響部的鐵損，是採用對於與待剪切加工的鋼板相同材質的鋼板施加200MPa的單軸壓縮應力時所測定的鐵損；作為加工非影響部的鐵損，是採用剪切加工(剪斷)成寬度：30mm後的試樣的鐵損。而且，將各試樣的加工影響寬度設定在0~5mm的範圍，求出剪切加工成寬度：5mm後之試樣的鐵損(計算值)。
將如此般求出之鐵損的計算值與實測值進行比較。圖14(a)~(d)顯示在板厚：0.1~0.5mm的各試樣所設定之加工影響寬度與預測精度偏差的關係。
根據圖14可知，當加工影響寬度為板厚的2~4倍左右的情況，預測精度偏差小，呈現良好的預測精度。因此，基於使預測精度提高的觀點，宜使用成為板厚2~4倍的值作為加工影響寬度。
又不管是任何板厚，依JIS C2550所規定的習知鐵損特性，亦即在不考慮應變造成的劣化的情況(加工影響寬度：0mm)，預測精度偏差都變大。
<實驗7>
本發明的重點之一在於：在上述加工非影響部的磁通比平均磁通密度B0容易流動的區域(區域B)之加工非影響部的磁通流動容易度之設定，以及在加工非影響部的磁通 比平均磁通密度更不容易流動的區域(區域C)之加工非影響部的磁通流動容易度之設定。於是，在本實驗，是針對該等設定值的容許範圍進行驗證。
將板厚：0.2mm的無方向性電磁鋼板剪斷(剪切)成寬度：10mm，亦即剪切加工成寬度：10mm×長度：280mm的試樣。
然後，將剪切加工後的試樣共3片組合成合計寬度：30mm的試驗片。如此般，製作分別以長度方向作為輥軋方向的試驗片共4片，進行愛波斯坦測定。
此外，同樣地製作出藉由放電加工來進行切斷加工的試驗片，進行愛波斯坦測定。
根據如上述般獲得的鐵損來設定加工影響部的鐵損。
此外，將區域A之平均磁通密度的上限值Ba設定為0T，將區域B的範圍之平均磁通密度設定為0T~1.45T。此外，將在區域B之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，在1.00~1.10的範圍作各種變化。
再者，在平均磁通密度為1.45T~Bc的區域C，將表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，在0.85~1.00的範圍作各種變化。再者，加工影響寬度設定為板厚3倍之0.6mm。
在這種條件下，預測剪切加工成寬度：7.5mm後之試 樣的鐵損，與實測值進行比較。結果如表3及表4所示。
根據表3及表4可清楚明白，‧將在區域B之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比設定成1.02±0.015，‧將在區域C之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比設定成0.93±0.02，可減少預測精度偏差，而更高精度地預測鐵損特性。
<實驗8>
接下來，針對在低磁通密度區之加工非影響部和加工影響部的磁通流動容易度相同的區域(區域A)之設定方法，進行精度驗證。
將板厚：0.23mm~0.55mm之組成不同(鋼種A~I)的複數個無方向性電磁鋼板剪斷(剪切)成寬度：7.5mm，亦即剪切加工成寬度：7.5mm×長度：280mm的試樣。然後，將剪切加工後的試樣共4片組合成合計寬度：30mm的試驗片。如此般製作出分別以長度方向作為輥軋方向之試驗片共4片，進行愛波斯坦測定。
此外，同樣地製作出藉由放電加工來進行切斷加工的試驗片，進行愛波斯坦測定。
根據上述般測定的鐵損，來設定鋼種A~I之各鋼板之加工影響部的鐵損。
而且，將區域A之平均磁通密度的上限值、 即Ba值，以圖4所示之依下式(6)所計算的值Bas為基準而設定成各種值，對其預測精度進行驗證。
Bas=0(t≦0.25mm) Bas=1.2×t-0.3(0.25mm<t≦0.50mm) Bas=0.3(0.5mm<t)．．．(6)
這時，區域B的平均磁通密度之上限值、即Bb設定為1.45T。此外，在平均磁通密度為Ba~1.45T的區域B之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，設定為1.03。
再者，在平均磁通密度為1.45~BcT的區域C之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，設定為0.95。
加工影響寬度分別設定成板厚的2.5倍。
在這種條件下，預測剪切加工成寬度：10mm後之試樣的鐵損，與實測值進行比較。結果如表5~7所示。
根據表5~7可清楚明白，在板厚：0.25mm以下(鋼種A~C)設定成Ba=0~0.2T，在板厚：0.25mm以上(鋼種D~I)設定成Ba=Bas±0.2T(但為0T以上)的話，不拘組成都能精度良好地預測。
在此，依試樣種類其合適範圍會變動的原因在於，Ba的基準磁通密度會依試樣組成等而產生若干變動。
然而可清楚明白，當在上述範圍內進行設定的情況，能將該基準磁通密度的變動予以充分地吸收。
<實驗9>
接下來，針對在加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域B之平均磁通密度的上限值Bb之較佳設定範圍，進行驗證。
將板厚：0.35mm之不同組成(鋼種J~N)的複數個無方向性電磁鋼板剪斷(剪切)成寬度：5.0mm，而獲得寬度：5mm×長度：280mm的試樣。
然後，將剪切加工後的試樣共6片組合成合計寬度：30mm的試驗片。如此般製作出分別以長度方向作為輥軋方向之試驗片共4片，進行愛波斯坦測定。
此外，同樣地製作出藉由放電加工來進行切斷加工的試驗片，進行愛波斯坦測定。
根據上述般獲得之各試樣的鐵損，來設定加工影響部的鐵損。
而且，將區域B之平均磁通密度的上限值、即Bb值作各種變化，對其預測精度進行驗證。
這時，將區域A的平均磁通密度之上限值、即Ba設定為0.15T。此外，將在平均磁通密度為0.15~BbT之區域B之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，設定為1.015。再者，在平均磁通密度為Bb~BcT的區域C，將表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即加工非影響部之磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比設定成0.93。再者，加工影響寬度設定 為板厚的3.5倍。
在這種條件下，預測剪切加工成寬度：10mm後之試樣的鐵損特性，與實測值進行比較。結果如表8所示。
根據表8可清楚明白，雖預測精度偏差減少之合適Bb值會依試樣種類而產生若干變動，但只要將Bb 設定在1.45±0.15T的範圍，不拘組成而在所有的試樣都能精度良好地預測加工後的鐵損。
根據以上的實驗結果，為了更簡單且更高精度地預測加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損，掌握以下重點是重要的。
‧將加工非影響部的鐵損，採用剪切加工成寬度：30mm以上後之試樣的鐵損來代替。
‧將導入加工應變之加工影響部的鐵損進行導出時，將剪切加工成寬度：15mm以下後之試樣的鐵損、和剪切加工成寬度：30mm以上後之試樣的鐵損予以組合。
‧將待預測之試樣(鋼板)之加工影響寬度設定成板厚的2~4倍的值。
‧在區域B及區域C之加工非影響部的磁通流動容易度，設定在上述般之既定範圍。
‧將磁通流動改變之邊界點(具體而言，區域A之平均磁通密度的上限值Ba、及區域B之平均磁通密度的上限值Bb)設定在既定範圍。
本發明是基於上述認知做進一步探討而開發完成的。
亦即，本發明的要旨構成如下。
1.一種剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，是將無方向性電磁鋼板剪切加工成某個寬度之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，前述剪切加工後的無方向性電磁鋼板包含：未導入加工應變之加工非影響部、及導入加工應變之加工影響部， 將前述剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損設為Wt(B0)、將前述加工非影響部的鐵損設為Wn(B1)、將前述加工影響部的鐵損設為Wi(B2)時，利用Wn(B1)及Wi(B2)並依下式計算Wt(B0)，Wt(B0)=Wn(B1)×[加工非影響部的寬度比例]+Wi(B2)×[加工影響部的寬度比例]在此，B0、B1及B2分別為將剪切加工後之無方向性電磁鋼板勵磁時所流過之剪切加工後之無方向性電磁鋼板的平均磁通密度、加工非影響部的磁通密度、及加工影響部的磁通密度；此外，加工非影響部的寬度比例及加工影響部的寬度比例分別為，加工非影響部之合計寬度及加工影響部之合計寬度對於剪切加工後之無方向性電磁鋼板的整個寬度的比例。
2.如前述1所記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述平均磁通密度B0與前述磁通密度B1及前述磁通密度B2的關係，按照前述平均磁通密度B0值分成以下區域1~3進行設定，根據該設定導出在各區域之前述磁通密度B1值及前述磁通密度B2值，
區域1：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例增加的區域
區域2：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1以比加工影響部的磁通密度B2更高的比例 增加的區域
區域3：隨著平均磁通密度B0的增加，加工影響部的磁通密度B2以比加工非影響部的磁通密度B1更高的比例增加的區域。
3.如前述1或2所記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，作為前述加工非影響部的鐵損Wn(B1)，是使用將與前述無方向性電磁鋼板相同材質的鋼板進行剪切加工後之寬度：30mm以上的試樣的鐵損。
4.如前述1~3中任一個記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，前述加工影響部的鐵損Wi(B2)，是利用將與前述無方向性電磁鋼板相同材質的鋼板進行剪切加工後之寬度：15mm以下及寬度：30mm以上的試樣的鐵損進行設定，這時，當將前述寬度：15mm以下之試樣的鐵損設為Ws1(B0)、將前述寬度：30mm以上之試樣的鐵損設為Ws2(B1)時，依下式導出前述加工影響部的鐵損Wi(B2)，Wi(B2)=(Ws1(B0)-Ws2(B1)×[在寬度：30mm以上的試樣之加工非影響部的寬度比例])/[在寬度：15mm以下的試樣之加工影響部的寬度比例]在此，在寬度：30mm以上的試樣之加工非影響部的寬度比例，是加工非影響部的合計寬度對於該試樣的整個寬度之比例；在寬度：15mm以下的試樣之加工影響部的寬度比例，是加工影響部的合計寬度對於該試樣的整個寬度之比例。
5.如前述1~3中任一個記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，作為前述加工影響部的鐵損Wi(B2)，是使用對於前述無方向性電磁鋼板施加100MPa以上的單軸壓縮應力時所測定的鐵損。
6.如前述1~5中任一個記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，在前述剪切加工後之無方向性電磁鋼板之加工影響部的合計寬度為前述板厚t的2~4倍。
7.如前述2~6中任一個記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述平均磁通密度B0為0~BaT的範圍設定成前述區域1，這時，依下式導出對應於前述板厚t之Ba的基準值Bas，Ba選自前述基準值Bas±0.2T(但Ba≧0T)的範圍，Bas=0(t≦0.25mm) Bas=1.2×t-0.3(0.25mm<t≦0.50mm) Bas=0.3(0.5mm<t)。
8.如前述2~7中任一個記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，前述區域2之前述平均磁通密度B0的上限值Bb是選自1.45±0.15T的範圍，且將在前述區域2之前述磁通密度B1的增加量對於前述平均磁通密度B0的增加量之比設定為1.02±0.015。
9.如前述2~8中任一個記載之剪切加工後的無 方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述區域3之前述平均磁通密度B0的上限值Bc設定成：前述磁通密度B1與前述磁通密度B2相等時之前述平均磁通密度B0值，並且將在前述區域3之前述磁通密度B1的增加量對於前述平均磁通密度B0的增加量之比設定為0.93±0.02。
10.如前述2~9中任一個記載之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述平均磁通密度B0值超過前述上限值Bc的範圍設定為前述區域1。
依據本發明，可更簡單且更高精度地預測剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損特性。
圖1(a)係顯示剪斷後的試樣之利用X射線繞射法測定加工端部附近的殘留應力分布之結果，圖1(b)顯示這時的應力測定要領。
圖2顯示剪斷後的試樣之板厚、與受剪切加工影響之從加工端部起算的距離(加工影響寬度)之關係。
圖3顯示在剪斷後的板厚：0.5mm的試樣所測定之平均磁通密度B0與試樣寬度中央部之加工非影響部的磁通 密度B1及加工端部附近之加工影響部的磁通密度B2的關係。
圖4顯示剪斷後的試樣之板厚、與區域A之平均磁通密度的上限值Ba的關係。
圖5顯示在根據實驗1的結果所構築的模式，平均磁通密度B0與加工非影響部的磁通密度B1及加工影響部的磁通密度B2的關係。
圖6係在實驗2之愛波斯坦測定所使用的試驗片之示意圖，圖6(a)是將放電加工後之鋼板組合複數個而構成的試驗片，圖6(b)是將剪斷後的鋼板組合複數個而構成的試驗片。
圖7顯示在實驗2所設定之在區域A的平均磁通密度B0與加工非影響部的磁通密度B1及加工影響部的磁通密度B2的關係。
圖8顯示在實驗2所設定之在各區域的平均磁通密度B0與加工非影響部的磁通密度B1及加工影響部的磁通密度B2的關係。
圖9(a)(b)顯示放電加工後的試樣與剪斷後的試樣之磁性測定結果。
圖10顯示經由計算所導出之加工影響部的鐵損特性與磁通密度的關係。
圖11係在實驗3的愛波斯坦測定所使用的試驗片之示意圖。
圖12顯示在實驗3所設定之在各區域的平均磁通密 度B0與加工非影響部的磁通密度B1及加工影響部的磁通密度B2的關係。
圖13係根據本發明的預測方法所計算之鐵損的計算值及鐵損的實測值與平均磁通密度B0的關係。
圖14顯示在各試樣之加工影響寬度與預測精度偏差的關係，圖14(a)的試樣板厚為0.1mm，圖14(b)的試樣板厚為0.2mm，圖14(c)的試樣板厚為0.3mm，圖14(d)的試樣板厚為0.5mm。
在本發明的加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法中，特別重要的是以下重點(a)~(g)。
(a)剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損Wt，是將藉由剪切加工而導入加工應變之加工影響部的鐵損Wi和未導入加工應變之加工非影響部的鐵損Wn，按照加工非影響部和加工影響部的寬度比例相加，具體而言是依下式導出。
Wt(B0)=Wn(B1)×[加工非影響部的寬度比例]+Wi(B2)×[加工影響部的寬度比例]
在此，B0、B1及B2分別為將剪切加工後之無方向性電磁鋼板勵磁時所流過之剪切加工後之無方向性電磁鋼板的平均磁通密度、加工非影響部的磁通密度、及加工影響部的磁通密度。此外，加工非影響部的寬度比例及加工影響部的寬度比例分別為，加工非影響部之合計寬度及加工 影響部之合計寬度對於剪切加工後之無方向性電磁鋼板的整個寬度的比例。
又使用藉由剪切加工而導入加工應變之加工影響部的鐵損及未導入加工應變之加工非影響部的鐵損之理由在於，受加工影響的並非試樣整體，而限定於試樣的一部分。
此外，加工影響部及加工非影響部的鐵損，不是使用平均磁通密度B0，而是使用在上述B1及B2的磁通密度之鐵損。這是因為，在加工影響部和加工非影響部的磁化特性不同，在加工影響部和加工非影響部流過之磁通密度不一定相同。
(b)關於在剪切加工後的無方向性電磁鋼板之加工影響部和加工非影響部的磁通密度分布，大致分成3個模式，具體而言，將平均磁通密度B0與磁通密度B1及磁通密度B2的關係，按照平均磁通密度B0值分類成以下的區域1~3並進行設定。
區域1：隨著平均磁通密度B0的上昇，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例上昇的區域(亦即，加工影響部和加工非影響部的磁通流動成為相同的區域)
區域2：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1以比加工影響部的磁通密度B2更高的比例增加的區域(亦即，加工非影響部的磁通比平均磁通密度更容易流動的區域)
區域3：隨著平均磁通密度B0的增加，加工影響部的磁通密度B2以比加工非影響部的磁通密度B1更高的比例增加的區域(亦即加工非影響部的磁通比平均磁通密度更不容易流動的區域)
在此限定成這種模式的理由在於，雖然是單純的模式，但與藉由探查線圈法實際測定的結果完全吻合。
又通常區域1~3是如以下般進行分類。
區域1：平均磁通密度為0~BaT的低磁通密度區域(區域A)
平均磁通密度超過BcT的高磁通密度區域(區域D)
區域2：在平均磁通密度為Ba~BbT(超過BaT且BbT以下)之加工非影響部的磁通比加工影響部更容易流動的區域(區域B)
區域3：在平均磁通密度為Bb~BcT(超過BbT且BcT以下)之加工非影響部的磁通比加工影響部更不容易流動的區域(區域C)
但按照待預測的鋼板之板厚，亦可設定成Ba=0T。
(c)作為未導入加工應變之加工非影響部的鐵損，使用幾乎可忽視其加工影響之藉由放電加工等所製作的試樣之鐵損是最適當的。
但作為更簡單的手法，縱使採用剪切加工(剪斷)成寬度：30mm以上(較佳為100mm以上)後之試樣的鐵損來代替，仍不致使預測精度大幅降低，而能預測剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損。
此外，加工非影響部的鐵損能用剪切加工成寬度：30mm以上之試樣的鐵損來代替的理由在於，在如此般寬度：30mm以上的試樣，加工影響部對於試樣整體的比例很小。
(d)加工影響部的鐵損，可將材料相同但剪切加工所造成的影響程度不同之2個試樣的鐵損(例如，加工影響幾乎可忽視的試樣(放電加工後的試樣)與剪斷成任意寬度的試樣的鐵損、剪斷成不同寬度的2種試樣的鐵損)進行比較，而藉此導出。
特別是在將不同寬度的2個試樣的鐵損做比較來導出加工影響部的鐵損的情況，使用2種試樣，亦即加工影響小(加工影響部對於試樣整體的比例小)之剪切加工成寬度：30mm以上的試樣、及加工影響大(加工影響部對於試樣整體的比例大)之剪切加工成寬度：15mm以下的試樣來導出時，可進行更高精度的預測。
其理由如下。亦即，將2個試樣間的加工應變的影響差儘量擴大時，兩者間之起因於加工影響的鐵損變動變大，其他因子所造成的鐵損變動的影響比例減少。如此，可減少起因於其他因子的偏差，而能進行高精度的預測。
此外，基於進行更高精度預測的觀點，加工影響小的試樣寬度較佳為100mm以上。又其上限並沒有特別的限定，通常為500mm左右。再者，加工影響大的試樣寬度較佳為10mm以下。又其下限並沒有特別的限定，通常為2mm左右。
更具體的說，可使用材料相同之剪切加工成寬度：15mm以下之試樣的鐵損Ws1(B0)、及剪切加工成寬度：30mm以上之試樣的鐵損Ws2(B1)，依下式導出加工影響部的鐵損Wi(B2)。
Wi(B2)=(Ws1(B0)-Ws2(B1)×[在加工寬度：30mm以上的試樣之加工非影響部的寬度比例])/[在加工寬度：15mm以下的試樣之加工影響部的寬度比例]
(e)此外，作為加工影響部的鐵損特性也能採用：對於與待預測的鋼板相同材質的鋼板施加100MPa以上的單軸壓縮應力時所測定的鐵損來代替。
其理由在於，實際的加工影響部雖呈現複雜的應力分布，但100MPa以上的單軸壓縮應力特性則呈現飽和傾向而不存在大的鐵損變化，在鐵損呈現飽和傾向之大應力場區域，與應力場的方向沒有特別的關係，在某一定值到達飽和。
又所施加之單軸壓縮應力的上限並沒有特別的限定，通常為300MPa左右。
(f)在剪切加工後的無方向性電磁鋼板之加工影響寬度(加工影響範圍)，不僅是塑性應變還包含彈性應變導入範圍，因此較佳為藉由可解析彈性應力的X射線或放射光進行彈性應力解析而求出。
但作為更簡單的手法，可將加工影響寬度設定成鋼板的板厚之2~4倍的數值。藉此，不致使精度大幅降低，而能預測在剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損。
又加工影響寬度並非鋼板板厚之2~4倍的數值的情況，鐵損的預測精度降低的原因在於，其與實際的彈性應變範圍的偏離變大。
(g)在上述低磁通密度區域所設定的區域1(區域A)，可設定在平均磁通密度B0為0~BaT的範圍，將對應於板厚t之Ba的基準值Bas依下式導出，Ba較佳為選自所導出的基準值Bas±0.2T的範圍(更佳為Bas±0.1T的範圍)。如此，在剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損可高精度地預測。
Bas=0(t≦0.25mm)
Bas=1.2×t-0.3(0.25mm<t≦0.50mm)
Bas=0.3(0.5mm<t)
此外，在設定上述區域2(區域B)時，Bb較佳為選自1.45±0.15T的範圍(更佳為1.45±0.1T的範圍)。如此，在剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損可高精度地預測。
藉由如此般設定Ba及Bb能使鐵損的預測精度提高的理由在於，其使本發明的模式更接近實際的磁通舉動。
再者，在區域2(區域B)之加工非影響部的磁通密度的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比，較佳為設定成1.02±0.015(更佳為1.02±0.01)。
此外，在區域3(區域C)之加工非影響部的磁通密度的增加量對於B0的增加量之比，較佳為設定成0.93± 0.02(更佳為0.93±0.01)。
又Bc在區域C中，可設定成B1=B2時之平均磁通密度值。
上述以外的條件，例如所使用的材料及其製造方法等，並沒有特別的限定，也能運用以往公知之任何無方向性電磁鋼板。
此外，待預測的鋼板的寬度(剪切加工後之鋼板的寬度)並沒有限定，特別適用於剪切加工成寬度：1mm以上且未達30mm的範圍、更佳為寬度：20mm以下之後的鋼板之鐵損特性預測。
再者，如前述般，本發明的剪切加工是指所謂廣義的剪切加工，包含剪斷、衝壓加工(punching)等。在上述實驗，作為剪切加工雖是說明採用剪斷的情況的例子，但本發明的鐵損預測方法，縱使是採用衝壓加工等(屬於所謂廣義的剪切加工，藉由剪切使應變導入鋼板之加工方法)的情況，也能適用。又其加工條件等並沒有特別的限定，可依據通常的方法。
此外，作為各試樣的鐵損特性之測定(求出實測值)方法，可列舉愛波斯坦測定、單板(SST)測定、環狀(ring)測定等，對於這些測定方法並沒有特別的限定。
又在預測加工非影響部及加工影響部的鐵損時所使用之試樣，可使用與進行鐵損的預測之鋼板相同材質之鋼板。在此，相同材質的鋼板並不限定為組成完全相同的鋼板，例如包含：所含成分相同，其組成除了不可避免的雜 質外之Si、Al,Mn等的主要成分的含量差分別在0.2質量%以內的鋼板。
實施例 (實施例1)
將板厚0.35mm的無方向性電磁鋼板剪切加工(剪斷)成表9所示之各種「待預測的試樣的寬度」時，進行剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損的預測。
這時，如表9所示般，將剪切加工後的鐵損之計算方法、加工影響部的鐵損導出方法、加工非影響部的鐵損導出方法、加工影響部和加工非影響部的磁通密度分布等的各種參數改變，預測剪切加工成各種寬度後的鋼板的鐵損，與實測值進行比較。
作為在剪切加工後之無方向性電磁鋼板的加工非影響部和加工影響部的磁通密度分布，分別分類成相當於區域1之平均磁通密度為0~BaT的區域A、相當於區域2之平均磁通密度為Ba~BbT(超過BaT且BbT以下)的區域B、相當於區域3之平均磁通密度為Bb~BcT(超過BbT且BcT以下)的區域C、及相當於區域1之平均磁通密度為超過BcT的區域D並進行設定，並將Ba及Bb、以及在區域B及區域C之表示加工非影響部的磁通流動容易度、亦即磁通密度B1的增加量對於平均磁通密度B0的增加量之比的設定值做各種變化。
此外，用於鐵損預測之各試樣的鐵損，是將剪切加工(剪斷)成各種寬度的試樣取複數片組合成合計寬度：30mm的試驗片後，製作出長度方向成為輥軋方向(L方向)及輥軋垂直方向(C方向)的試樣各4片，將L+C方向共8片進行愛波斯坦測定(L方向、C方向分別各4片)，而使用該測定值。
再者，關於單軸壓縮應力鐵損特性，在對勵磁方向施加100MPa的應力的狀態下，將長度方向成為L方向及C方向的鋼板以單板的方式進行勵磁，藉此測定鐵損，求取其平均值，最後使用單板及愛波斯坦的未施加應力值，以單板值相當於愛波斯坦值的方式進行校正。
此外，作為待預測的鋼板之鐵損的實測值，是藉由剪切加工(剪斷)裁切成各種寬度的試樣(長度：280mm)，將其等以合計寬度：30mm的方式進行組合，製作出長度方向成為輥軋方向(L方向)及輥軋垂直方向(C方向)的試樣各4片，進行L+C方向共8片的愛波斯坦測定，而使用該測定值。
評價結果一併記載於表9。
如表9所示般，在發明例全都是預測精度偏差為20%以下，可知能精度良好地預測鐵損。特別是在所有的參數都設定成較佳條件之No.4及7的發明例，所有的磁通密度區域之預測精度偏差都在10%以下，可知能非常高精度地預測鐵損。
另一方面，未考慮加工應變的影響，而採用依JIS C 2550所測定之剪切加工成寬度：30mm之試樣的鐵損作為預測值之比較例No.1，在所有的磁通密度區域都發生很大的偏差。
(實施例2)
將板厚0.35mm的無方向性電磁鋼板剪切加工(剪斷)成表10所示之各種「待預測之試樣的寬度」時，進行剪切加工後之無方向性電磁鋼板之鐵損的預測。
這時，與實施例1同樣的，如表10所示般，將剪切加工後的鐵損之計算方法、加工影響部的鐵損導出方法、加工非影響部的鐵損導出方法、加工影響部和加工非影響部的磁通密度分布等的各種參數改變，預測剪切加工成各種寬度後的鋼板的鐵損，與實測值進行比較。
此外，用於鐵損預測之各試樣的鐵損，是將剪切加工(剪斷)成各種寬度的試樣取複數片組合成合計寬度：48mm的試驗片之後，製作出長度方向成為輥軋垂直方向的試樣共4片，使用單板(SST)測定框，進行每1片單板之鐵損測定，而使用其平均值。
再者，作為待預測的鋼板之鐵損的實測值，是藉由剪切加工(剪斷)裁切成各種寬度的試樣(長度：280mm)，將其等以合計寬度：48mm的方式進行組合，製作出長度方向成為輥軋垂直方向的試樣各4片，使用單板(SST)測定框進行每1片單板的鐵損測定，而使用其平均值。
又關於單軸壓縮應力鐵損特性，是與實施例1同樣地求出。
評價結果一併記載於表10。
如表10所示般，在發明例全都是預測精度偏差為20%以下，可知能精度良好地預測鐵損。特別是在所有的參數都設定成較佳條件之No.4及7的發明例，所有的磁通密度區域之預測精度偏差都在10%以下，可知能非常高精度地預測鐵損。
另一方面，未考慮加工應變的影響，而採用依JIS C 2550所測定之剪切加工成寬度：30mm之試樣的鐵損作為預測值之比較例No.1，在所有的磁通密度區域都發生很大的偏差。

Claims (10)

  1. 一種剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，是將無方向性電磁鋼板剪切加工成某個寬度之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，前述剪切加工後的無方向性電磁鋼板包含：未導入加工應變之加工非影響部、及導入加工應變之加工影響部，將前述剪切加工後之無方向性電磁鋼板的鐵損設為Wt(B0)、將前述加工非影響部的鐵損設為Wn(B1)、將前述加工影響部的鐵損設為Wi(B2)時，利用Wn(B1)及Wi(B2)並依下式計算Wt(B0)，Wt(B0)=Wn(B1)×[加工非影響部的寬度比例]+Wi(B2)×[加工影響部的寬度比例]在此，B0、B1及B2分別為將剪切加工後之無方向性電磁鋼板勵磁時所流過之剪切加工後之無方向性電磁鋼板的平均磁通密度、加工非影響部的磁通密度、及加工影響部的磁通密度；此外，加工非影響部的寬度比例及加工影響部的寬度比例分別為，加工非影響部之合計寬度及加工影響部之合計寬度對於剪切加工後之無方向性電磁鋼板的整個寬度的比例。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述平均磁通密度B0與前述磁通密度B1及前述磁通密度B2的關係，按照前述平均磁通密度B0值分成以下 區域1~3進行設定，根據該設定導出在各區域之前述磁通密度B1值及前述磁通密度B2值，區域1：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1和加工影響部的磁通密度B2以相同比例增加的區域區域2：隨著平均磁通密度B0的增加，加工非影響部的磁通密度B1以比加工影響部的磁通密度B2更高的比例增加的區域區域3：隨著平均磁通密度B0的增加，加工影響部的磁通密度B2以比加工非影響部的磁通密度B1更高的比例增加的區域。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，作為前述加工非影響部的鐵損Wn(B1)，是使用將與前述無方向性電磁鋼板相同材質的鋼板進行剪切加工後之寬度：30mm以上的試樣的鐵損。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，前述加工影響部的鐵損Wi(B2)，是利用將與前述無方向性電磁鋼板相同材質的鋼板進行剪切加工後之寬度：15mm以下及寬度：30mm以上的試樣的鐵損進行設定，這時，當將前述寬度：15mm以下之試樣的鐵損設為Ws1(B0)、將前述寬度：30mm以上之試樣的鐵損設為Ws2(B1)時，依下式導出前述加工影響部的鐵損Wi(B2)， Wi(B2)=(Ws1(B0)-Ws2(B1)×[在寬度：30mm以上的試樣之加工非影響部的寬度比例])/[在寬度：15mm以下的試樣之加工影響部的寬度比例]在此，在寬度：30mm以上的試樣之加工非影響部的寬度比例，是加工非影響部的合計寬度對於該試樣的整個寬度之比例；在寬度：15mm以下的試樣之加工影響部的寬度比例，是加工影響部的合計寬度對於該試樣的整個寬度之比例。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，作為前述加工影響部的鐵損Wi(B2)，是使用對於前述無方向性電磁鋼板施加100MPa以上的單軸壓縮應力時所測定的鐵損。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，在前述剪切加工後之無方向性電磁鋼板之加工影響部的合計寬度為前述板厚t的2~4倍。
  7. 如申請專利範圍第2~6項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述平均磁通密度B0為0~BaT的範圍設定成前述區域1，這時，依下式導出對應於前述板厚t之Ba的基準值Bas，Ba是選自前述基準值Bas±0.2T(但Ba≧0T)的範圍， Bas=0(t≦0.25mm) Bas=1.2×t-0.3(0.25mm<t≦0.50mm) Bas=0.3(0.5mm<t)。
  8. 如申請專利範圍第2~7項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，前述區域2之前述平均磁通密度B0的上限值Bb是選自1.45±0.15T的範圍，且將在前述區域2之前述磁通密度B1的增加量對於前述平均磁通密度B0的增加量之比設定為1.02±0.015。
  9. 如申請專利範圍第2~8項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述區域3之前述平均磁通密度B0的上限值Bc設定成：前述磁通密度B1與前述磁通密度B2相等時之前述平均磁通密度B0值，並且將在前述區域3之前述磁通密度B1的增加量對於前述平均磁通密度B0的增加量之比設定為0.93±0.02。
  10. 如申請專利範圍第2~9項中任一項所述之剪切加工後的無方向性電磁鋼板之鐵損預測方法，其中，將前述平均磁通密度B0值超過前述上限值Bc的範圍設定為前述區域1。
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