JPH08294252A

JPH08294252A - モータのステータコア作製用治具

Info

Publication number: JPH08294252A
Application number: JP7093414A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Hayashi; 郁雄林; Hiroshi Miyazaki; 寛宮崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ステータコアの断面形状に成形された薄板鋼
板を積層する際に、確実に揃えて積層し、溶接時に積層
した鋼板の向きを容易に変えることができるステータ作
製用治具を提供する。【構成】ステータの断面形状に打ち抜き加工された薄
板鋼板１１２を積層するテーブル１４と、積層された鋼
板１１２に押え金３４を載置する。押え金３４には球面
座３４ａが形成され、この球面座３４ａに球面座金４２
が接触配置されている。押込みキャップ４４によって球
面座金４２を介して押え金３４を押圧し、積層鋼板１１
２に圧力が加えられる。座面が球面であるので、押え金
３４が傾いても円周方向において均一に加圧することが
できる。また、積層された鋼板１１２の軸の回りとこれ
に直交する軸の回りに回動可能に支持し、バランスウエ
イトを設けることによって、積層された鋼板１１２の向
きを変える作業が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータのステータの作
製過程において、ステータコアの断面形状に等しい形状
の薄板鋼板を複数枚積層し、溶接してステータコアを作
製する際に用いられる治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータにおいて回転磁界を形成するステ
ータは、磁性体からなるステータコアと、ステータコア
を磁化するためのコイルを含んでいる。このステータコ
アは、通常完成時のステータコアの断面形状に等しい形
状に薄板の磁性鋼板を打ち抜き、これを所望の厚さに積
層して外周部を溶接し作製される。

【０００３】打ち抜かれた鋼板の周縁部には、打ち抜き
加工によって発生したばりが存在し、この状態で鋼板を
積層しても鋼板の間に隙間ができる。この隙間は、磁気
抵抗を増加させ、モータの性能低下を引き起こす場合が
ある。この隙間を無くすために、打ち抜かれた鋼板を積
層した後、所定の圧力で積層方向に加圧し、ばりを潰す
作業が行われる。

【０００４】図４には、前述の薄板鋼板を積層し、加圧
する工程に用いられる従来の治具１１０が示されてい
る。また、図５には、ステータコアの断面形状に打ち抜
かれた薄板鋼板１１２が示されている。薄板鋼板１１２
は、テーブル１１４の載置面１１４ａ上に載置される。
この載置面１１４ａは前記薄板鋼板の形状に対応して円
環形状である。この載置面１１４ａの内側には円錐台形
状の固定テーパコーン１１６がテーブル１１４に固定さ
れて配置されている。さらに、テーブル１１４には、上
方に向けて軸１１８が固定配置されており、この軸１１
８の先端にはねじ１１８ａが形成されている。これらの
テーパコーン１１６と軸１１８の中心軸は、一致してお
りさらにこの軸は積層される薄板鋼板１１２の軸にほぼ
一致している。

【０００５】積層された薄板鋼板１１２の内周面に接す
るようにコレット１２０が配置されている。このコレッ
ト１２０は円周方向に４つに分割されており、またコレ
ット１２０の内周の下部には、前記固定テーパコーン１
１６のテーパ面１１６ａに接する内テーパ面１２０ａが
設けられている。さらに、コレット１２０の内周上部に
も内テーパ面１２０ｂが設けられ、これは軸１１８に沿
って移動可能な移動テーパコーン１２２のテーパ面１２
２ａと接している。したがって、移動テーパコーン１２
２が図中下方に移動するとコレット１２０が開いて積層
された鋼板１１２を内側に当接し、積層鋼板１１２の互
いのずれを修正し、軸方向に揃った状態となる。この移
動コレット１２２の移動は、軸１１８のねじ１１８ａに
螺合されたナット１２４を締めることによって行われ
る。すなわち、ナット１２４とテーパコーン１２２の間
には押込み治具（図示せず）が介在し、ナット１２４の
軸方向の移動がこの押込み治具を介してテーパコーン１
２２に伝達する。

【０００６】薄板鋼板１１２の外周の少なくとも一か所
にはキー溝１２６が設けられ、鋼板１１２を積層すると
き、位置合わせキー１２８にこのキー溝１２６を合わせ
ることにより、個々の薄板鋼板１１２の周方向の位相が
揃う。これによって、薄板鋼板１１２の内周面に設けら
れた凸部１３０、凹部１３２が軸方向に揃い、各々磁
極、スロットとして形成される。

【０００７】コレット１２０によって、周方向の位置合
わせが終了すると、前記押込み治具が外されて、押え金
１３４が積層された薄板鋼板１１２の上に載置される。
そして、ナット１２４によって押え金１３４を締め付
け、積層された薄板鋼板１１２を軸方向に加圧する。こ
の圧力によって、薄板鋼板１３４の各々に残っていたば
りを押し潰して、隙間なく積層された状態とする。この
とき、テーブル１１４と押え金１３４の距離が測られ、
薄板鋼板１１２が所定の厚さに積層されたかが判断さ
れ、測定結果に応じて、薄板鋼板１１２の増減が行われ
る。そして、締め付けた状態で、治具１１０を横倒しと
し、積層された鋼板１１２の周上に複数個配置された溶
接代１３６にて肉もり溶接を行いステータコアが完成す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の薄板鋼板１１２
の１枚の厚みは、その１枚の各所において必ずしも均一
ではなく、薄板鋼板の圧延方向や、打ち抜き加工時の癖
やばりによってばらつきが生じる。したがって、積層さ
れた薄板鋼板１１２の積層厚みが円周方向に不均一とな
る場合が生じ得る。一方、従来の治具においては、押え
金１３４は軸に平行な動きしか許容されていない。この
ため、積層された薄板鋼板１１２の厚みが円周方向にお
いて不均一であると、これに圧力を加える際に、均等に
圧力が加わらず場所によって隙間が残ってしまう場合が
あるという問題があった。

【０００９】そして、隙間が残った状態で溶接されてし
まうので、完成品の寸法には積層厚みの不均一さが現わ
れず、不良品の抽出、前工程へのフィードバックができ
ないという問題があった。

【００１０】また、積層された鋼板を溶接する時には、
溶融した金属が流れないように溶接部は上方に向けて作
業する必要があり、このため治具１１０を横倒しにする
必要があるが、この横倒し作業は、治具１１０および鋼
板１１２の総重量が重く、作業者に負担がかかるという
問題があった。

【００１１】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、積層された鋼板１１２に対し、円周
方向において均一に加圧を行うことができ、積層厚さが
不均一の場合はこれを検査することができ、さらに溶接
時など積層された鋼板を移動したり向きを変えたりする
作業の負荷軽減を可能とするステータ作製用治具を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかるステータコア作製用治具は、前記
薄板鋼板を載置するテーブルと、前記テーブル上に積層
された薄板鋼板を上方より押え、上部に凹球面の座金受
け部を有する押え金と、前記押え金の座金受け部に当接
し、当該座金受け部の曲率とほぼ同一の曲率の凸球面の
当接部を有する球面座金と、前記球面座金を押圧して、
前記テーブルと前記押え金とにより挟持された前記積層
された薄板鋼板を加圧する加圧手段とを含む積層治具を
有している。

【００１３】さらに、前記押え金と前記テーブルの各々
には、薄板鋼板の外径より大きい直径を有する円環状の
基準面が設けられ、これらの基準面の間隔を測定する端
面振れ測定手段と、積層された薄板鋼板の外周面の凹凸
を積層方向に沿って測定する積層ずれ測定手段とを有す
るようにすることもできる。

【００１４】さらに、前記積層治具を、前記積層された
薄板鋼板の軸と平行な第１の支持軸とこの支持軸に直交
する第２の支持軸の回りに回動自在に支持する支持台
と、前記第２の支持軸に対して、前記積層された薄板鋼
板と前記積層治具に対応したモーメントを発生するバラ
ンスウエイトとを有するようにすることもできる。

【００１５】

【作用】本発明は以上のような構成を有しており、押え
金と座金の接触面を球面の一部とすることによって、鋼
板の積層された厚みが円周方向において不均一で押え金
が傾くような状況となっても、積層された鋼板に対し円
周方向に関し均一に加圧することができる。

【００１６】また、前述のように均一に加圧することが
できるので、鋼板の積層厚みが不均一の場合、押え金が
傾く。そして、この押え金の傾きを端面振れとして計測
することによって、薄板鋼板の厚さが正規であったかが
判別できる。また、積層方向の凹凸を検出することによ
って、鋼板がずれて積層されたか、鋼板一枚一枚の径が
正規であったかなどの判別ができる。

【００１７】また、薄板鋼板を積層する治具を鋼板を取
り付けた状態で、横倒しし、積層された鋼板の軸回りに
回転することができるようし、さらに、鋼板を取り付け
た状態の積層治具に対するバランスウエイトを設けるこ
とによって、治具の向きを容易に変えることができる。
よって、溶接部を上方に向ける作業などにおいて、作業
者の負担を低減することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明にかかる好適な実施例を図面に
従って説明する。図１および図２には、本実施例のステ
ータコア作製用治具の積層治具１０が示されている。ま
た、積層される薄板鋼板１１２は従来技術にて用いられ
るものと全く同等のものであり、同一の符号を付し説明
を省略する。

【００１９】薄板鋼板１１２は、テーブル１４の載置面
１４ａ上に載置される。この載置面１４ａは前記薄板鋼
板の形状に対応して円環形状である。この載置面１４ａ
の内側にはテーブル１４に対し回動可能に支持された軸
１８が積層された鋼板１１２の軸に一致して配置されて
いる。この軸１８の下方に左ねじ１８ａ、上方に右ねじ
１８ｂが設けられている。これらのねじ１８ａ，１８ｂ
と各々螺合してテーパコーン１６，２２が設けられてい
る。このテーパコーン１６，２２は、互いに向き合う一
端にテーパ面１６ａ，２２ａを有しており、これらのテ
ーパ面１６ａ，２２ａに接してコレット２０が配置され
ている。コレット２０は、図２に示すように３つに分割
されており、テーパコーン１６，２２が互いに接近する
ように移動すると、テーパ面１６ａ，２２ａによって、
これらに接する内テーパ面２０ａ，２０ｂが押されて、
３つのコレット２０が各々半径方向に外側に移動し、全
体として半径が拡張する。このコレット２０の外周は積
層された薄板鋼板１１２の内周面に接しており、前述の
ようにコレット２０の半径の拡張によって、積層鋼板１
１２の半径方向のずれを修正して揃えることができる。
なお、コレット２０の上部と下部には、薄板鋼板が積層
されていないときに、これらのコレットがばらばらにな
らないようにＯリング３８が、たが状に設けられてい
る。また、積層鋼板１１２の円周方向を揃えるために、
従来技術と同様積層鋼板１１２に設けられたキー溝１２
６と噛み合う位置合わせキー２８が設けられている。

【００２０】さらに、テーブル１４には、３つの支持柱
４０が載置面１４ａに対して垂直に、また図２に示すよ
うにコレット２０の間に設けられている。この支持柱４
０はテーパコーン１６，２２の円筒部に接するように配
置されているが、テーパコーン１６，２２の軸１８に沿
った摺動を妨げるものではない。さらに、支持柱４０の
最上部にはねじ４０ａが設けられている。これらのねじ
４０ａは、積層された鋼板１１２の中心軸を軸とするね
じの一部として形成されている。

【００２１】積層された薄板鋼板１１２には、押え金３
４が載せられ、押え金の上部には、凹面の球面座３４ａ
が設けられている。さらに、この球面座３４ａに接する
凸球面の一部である当接面４２ａを有する球面座金４２
が設けられている。球面座３４ａと当接面４２ａの曲率
半径はほぼ等しく、広い接触面積が確保されている。ま
た、球面座金４２は概略円環状であり、その内周面がテ
ーパコーン２０の円筒部分に摺動可能に接し、半径方向
の位置決めがなされている。また、押え金３４は前述の
支持柱４０と接しており、押え金の当接面４２ｂは曲面
であって、押え金３４が傾くことを許容している。この
球面座金４２には、上方より押込みキャップ４４が当接
しており、このキャップ４４は、支持柱４０のねじ４０
ａに螺合するねじ４４ａが設けられている。

【００２２】さらに、テーブル１４および押え金３４に
は、薄板鋼板１１２の外径よりやや大きな径の円環状の
測定基準面１４ｂ，３４ｂが設けられている。この二つ
の基準面１４ｂ，３４ｂの間の距離を測れば、薄板鋼板
１１２が所定の厚さに積層されたことが判断できる。

【００２３】また、テーブル１４には、ノック穴４６が
円周方向に４つほぼ等分に配置されている。このノック
については後に詳述する。

【００２４】以上の積層治具１０を用いてステータの断
面形状に打ち抜かれた積層鋼板１１２を積層する作業に
ついて説明する。まず、押え金３４、球面座金４２およ
び押込みキャップ４４が取り外された状態とし、またコ
レット２０が閉じて鋼板を挿入可能なように、ふたつの
テーパコーン１６，２２を互いに十分離した状態とす
る。そして、薄板鋼板１１２をテーブル１４の載置面１
４ａに順に積層する。このとき、鋼板１１２の外周に設
けられたキー溝１２６と、キー２８を係合させて積層す
る。所定枚数積層した後、軸１８の最上部に設けられた
角柱部１８ｃを左に回して、テーパコーン１６，２２を
接近させる。これによって、コレット２０が半径方向外
側に押し出され、積層鋼板の内周面に当接する。このと
き、二つのテーパコーン１６，２２は、各々ねじ１８
ａ，１８ｂによって軸１８に沿って等しい量移動するの
で、コレット２０は上部においても下部においても等し
い量だけ外側に押し出される。よって、軸方向の全域に
わたって均一に開き、積層された鋼板１１２を均一に内
面から押し拡げることができ、積層鋼板を確実に軸方向
に揃えることができる。

【００２５】このあと、積層された薄板鋼板１１２の上
に押え金３４を載せ、さらにこの上に球面座金４２を載
せる。そして、押込みキャップ４４のねじ４４ａと支持
柱４０のねじ４０ａを螺合させて、押込みキャップ４４
を捩じ込む。これによって、球面座金４２および押え金
３４が下方に押され、積層された鋼板１１２に所定の圧
力を加える。この加圧によって、各々の薄板鋼板１１２
が打ち抜き加工された際に発生したばりを潰して、各鋼
板１１２の間の空隙をなくす。これによって、ステータ
の磁性体の密度が確保される。また、このとき圧延時の
癖などによって厚さが不均一となった薄板鋼板１１２が
使用され、さらに積層する際に各鋼板の薄い部分が円周
方向にランダムに配置されず、一方偏って配置された場
合においても、この偏りに合わせて押え金３４が傾き、
円周方向に均一に加圧することができる。これは、球面
座金４２と押え金３４が球面で接触し、また押え金３４
と支持柱４０も点接触していることにより達成される。

【００２６】所定の圧力で加圧したあと、測定基準面１
４ｂ，３４ｂの間隔を全周にわたって測定する。また、
積層された鋼板１１２の外周面の凹凸を軸方向に測定し
て、鋼板が軸直交方向にずれて配置されていないかの確
認を行う。これらの測定は、公知のダイヤルゲージなど
を用いることにより行われる。そして、測定基準面１４
ｂ，３４ｂの間隔が全周にわたって所定範囲内である
か、また積層厚さが所定の厚さとなっているかを判断す
る。また、積層された鋼板１１２の外周面の凹凸が所定
位置以内であるかが判定される。測定値が全周にわたっ
て均一でない場合、鋼板の一枚一枚の厚さの不均一さ
が、積層することによって打ち消されず偏って配置され
てしまったか、何らかの原因で大きく精度管理幅を逸脱
する鋼板が何枚か積層されてしまったと判断できる。し
たがって、このワークに関しては、一旦作業を中止す
る。そして、前工程において、この情報を基に工程の見
直しを行う。また、測定値は均一であるが積層厚さが所
定値とならなかった場合は、押え金３４などを取り外し
て、薄板鋼板１１２の加減を行う。この情報について
も、前工程に送ることによって、その鋼板の厚みの管理
データとしてフィードバックすることができる。さら
に、積層された鋼板１１２の外周面の凹凸が所定値以内
でない場合においても、何らかの異常があったと判断し
て、このワークについても一旦作業を中止する。

【００２７】所定の圧力を加えて前述のような異常が発
見されなかった場合、積層された鋼板１１２の溶接が行
われる。溶接作業は、溶融した金属が流れ出さないよう
にするために、溶接部を上方に向けて行う必要がある。
前記の積層治具および積層された鋼板は、ほとんどが鉄
鋼材料で構成されるためにかなり重く、これを横倒しに
して溶接面を上方に向ける作業は作業者に与える負担が
大きくなる。本実施例においては、図３に示すように積
層治具１０および積層された薄板鋼板１１２全体をスタ
ンド５０上に載置している。スタンド５０には、積層さ
れた鋼板１１２の軸に一致する第１の支持軸５２と、こ
れに直交する第２の支持軸５４の二つの軸回りに回動可
能な支持台５６が備えられている。そして、この支持台
５６に、前述した積層治具１０が固定されている。

【００２８】さらに、積層治具１０と積層された鋼板１
１２の重量が軸５４回りに発生するモーメントに釣り合
うようなモーメントを発生するバランスウエイト５８が
備えられている。最も簡便なバランスウエイト５８の設
定は、積載治具１０と鋼板１１２の重量と等しい重量の
バランスウエイト５８を、積載治具１０の重心とバラン
スウエイトの重心が軸５４に対称となるようにすれば良
い。しかし、これに限らず軸５２および軸５４に関し
て、各々の発生するモーメントが対称となるように設定
されれば良い。

【００２９】前述のように、薄板鋼板１１２が積載され
加圧された状態で、積層治具１０を軸５４回りに回転さ
せ、図中２点鎖線で示すように横倒しの状態とする。こ
のとき、バランスウエイト５８によって、大きな力を要
せずに作業を行うことができる。そして、薄板鋼板１１
２の外周部に設けられた溶接代１３６の内、ほぼ上方を
向いているものに対して溶接を行う。この部分の溶接が
終了すると、横倒しとなっている軸５２回りに積層治具
１０を回転させて、未溶接の溶接代１３６を上方に向
け、溶接を行う。積層治具を軸５２回りに回転するとき
は、一旦ノックピン４８をノック穴４６から抜く。ノッ
クピン４８（図１参照）は、支持台５６に対してアーム
６０によって位置決めされており、積層治具１０を回転
させて、別のノック穴４６をノックピン４８の位置に合
わせ固定する。これらノック穴４６とノックピン４８に
よって、積層治具１０が所定の角度だけ回転される。こ
れを繰り返して全周の溶接代に対して溶接を行い、溶接
終了後、積層治具１０を再び直立させた状態にして押え
金３４などを取り外す。そして、積層され溶接された薄
板鋼板１１２を積層治具１０より取り外し、ステータコ
アが完成する。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、押え金と
座金の接触面を球面の一部とすることによって、鋼板の
積層された厚みが円周方向において不均一で押え金が傾
くような状況となっても、積層された鋼板に対し円周方
向に関し均一に加圧することができる。

【００３１】また、前述のように均一に加圧することが
できるので、鋼板の積層厚みが不均一の場合、押え金が
傾く。そして、この押え金の傾きを端面振れとして計測
することによって、薄板鋼板の厚さが正規であったかが
判別できる。また、積層方向の凹凸を検出することによ
って、鋼板がずれて積層されたか、鋼板一枚一枚の径が
正規にであったかなどの判別ができる。

【００３２】このような測定を行うことによって、ステ
ータコア断面形状の薄板鋼板の寸法精度に関して前工程
へフィードバックすることができる。

【００３３】また、薄板鋼板を積層する治具を鋼板を取
り付けた状態で、横倒しし、積層された鋼板の軸回りに
回転することができるようにし、さらに、鋼板を取り付
けた状態の積層治具に対するバランスウエイトを設ける
ことによって、治具の向きを容易に変えることができ
る。よって、溶接部を上方に向ける作業などにおいて、
作業者の負担を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる実施例のステータコア作製用
治具に備えられた積層治具の正面断面図である。

【図２】図１に示される積層治具平面図である。

【図３】本実施例のステータコア作製用治具の全体図
である。

【図４】従来の積層治具の正面断面図である。

【図５】ステータコア断面形状に形成された薄板鋼板
を示す図である。

【符号の説明】

１０積層治具、１４テーブル、１６，２２テーパ
コーン、１８軸、２０コレット、３４押え金、４
０支持柱、４２球面座金、４４押込みキャップ、
５０スタンド、５２第１支持軸、５４第２支持
軸、５６支持台、５８バランスウエイト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータのステータコア断面形状を有する
薄板鋼板を複数枚積層したステータコアの作製に用いら
れるステータコア作製用治具であって、前記薄板鋼板を載置するテーブルと、前記テーブル上に積層された薄板鋼板を上方より押え、
上部に凹球面の座金受け部を有する押え金と、前記押え金の座金受け部に当接し、当該座金受け部の曲
率とほぼ同一の曲率の凸球面の当接部を有する球面座金
と、前記球面座金を押圧して、前記テーブルと前記押え金と
により挟持された前記積層された薄板鋼板を加圧する加
圧手段と、を含む積層治具を有することを特徴とするモ
ータのステータコア作製用治具。
【請求項２】請求項１記載のステータコア作製用治具
において、前記押え金と前記テーブルの各々には、薄板
鋼板の外径より大きい直径を有する円環状の基準面が設
けられ、これらの基準面の間隔を測定する端面振れ測定
手段と、積層された薄板鋼板の外周面の凹凸を積層方向
に沿って測定する積層ずれ測定手段とを有することを特
徴とするモータのステータコア作製用治具。
【請求項３】請求項１または２に記載のステータコア
作製用治具において、前記積層治具を、前記積層された
薄板鋼板の軸と平行な第１の支持軸とこの支持軸に直交
する第２の支持軸の回りに回動自在に支持する支持台
と、前記第２の支持軸に対して、前記積層された薄板鋼
板と前記積層治具に対応したモーメントを発生するバラ
ンスウエイトとを有することを特徴とするモータのステ
ータコア作製用治具。