(57)【要約】【課題】巻線端部と相手材との接続部を、複雑な構成であっても均一な絶縁膜によって確実に覆うことができて高い絶縁性を確保する。【解決手段】コイル２２の端部を端子２３ａ，２３ｂと接続した後、この接続部２７を含むステータ１の一部をハウジング４０で密閉して内部を真空引きしてから、ハウジング４０内に原料ガスを導入することにより、ステータ１の密閉空間内の領域に、ＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜を形成して、接続部２７を該絶縁膜で封止する。【選択図】図４
2011193636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線端部を相手材と接続した後、該巻線端部と該相手材との接続部を密閉部材で密閉し、次いで、該密閉部材の内部に原料ガスを導入することにより、前記接続部をＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜によって封止することを特徴とする巻線端部の封止方法。
【請求項２】
前記接続部の表面に放電を発生させ、該放電発生領域に前記原料ガスを導入して該原料ガスをイオン化することにより、前記接続部を前記絶縁膜によって封止することを特徴とする請求項１に記載の巻線端部の封止方法。
【請求項３】
前記接続部をプラズマ中に配置して該接続部に負のパルス電圧を印可し、該接続部と前記プラズマの界面に形成させたシース電場で前記プラズマによりイオン化した前記原料ガスを加速させることにより、前記接続部を前記絶縁膜によって封止することを特徴とする請求項１に記載の巻線端部の封止方法。
【請求項４】
前記原料ガスがカーボンを含有しており、該原料ガスをイオン化することにより発生したカーボンイオンを、前記接続部に負の電流もしくはパルス電圧を印可することにより、前記接続部を前記絶縁膜によって封止することを特徴とする請求項１に記載の巻線端部の封止方法。
【請求項５】
巻線端部が相手材と接続された接続部が、ＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜によって封止されていることを特徴とする巻線端部の封止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータコイル等の巻線の端部を端子等に接続した接続部を封止する方法および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、突極集中巻で構成される電動機等の回転電機のステータは、主に、ステータコアに収容されたインシュレータにコイルが巻回された分割コアを備え、これら分割コアを環状に連結してケースに収容するとともに、外部から通電される給電部の端子とコイルの端部とを接続端子を介して接続する構成となっている。このようなステータにおけるコイルの端部と接続端子との接続部は、通常、漏電を防止するために電気的絶縁が必要であり、樹脂モールドや粉体樹脂絶縁等によって絶縁処理がなされている（特許文献１〜３等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８３９０５号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５８４号公報
【特許文献３】特開２００９−２９６７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、樹脂モールドの場合には、導体部以外の絶縁不要部分も樹脂で被覆されるため、無用な重量増大を招くとともに、材料の使用量が余分にかかってコストが高くなるといった問題がある。また、樹脂の硬化時間が長く、生産性が劣るといった不利な点もあった。一方、粉体樹脂絶縁の場合には、樹脂モールドと比較して材料の使用量は最小限で済むものの、一般にステータにおけるコイルと接続端子との接続部は、複雑に入り組んだ構成で、なおかつ多数箇所に存在するため、このような接続部に粉体樹脂を十分に供給して確実に付着させることは困難な面があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、上記コイル等の巻線の端部と相手材との接続部を、複雑な構成であっても均一な絶縁膜によって確実に覆うことができて絶縁性を確保することができるとともに、コスト低減や生産性の向上も図ることができる巻線端部の封止方法および封止構造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】
【０００６】
本発明の巻線端部の封止方法は、巻線端部を相手材と接続した後、該巻線端部と該相手材との接続部を密閉部材で密閉し、次いで、該密閉部材の内部に原料ガスを導入することにより、前記接続部をＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）および／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜によって封止することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、原料ガスを供給することによって巻線端部と相手材との接続部にＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜を形成するので、接続部が複雑な構成で多数箇所に存在していても、接続部を均一な絶縁膜によって確実に覆うことができ、よって接続部を確実に絶縁することができる。また、従来の樹脂モールドよりも絶縁膜は軽量であり、これに伴って低コスト化も可能である。さらに、絶縁膜の硬化に要する時間も比較的短く済むので、生産性の向上が図られる。
【０００８】
また、ＤＬＣは、その材質自体の摩擦抵抗が低く、かつ硬度が高くて耐磨耗性が良好であることから、絶縁性を長期にわたり安定して得ることができる。特に絶縁膜がフラーレン含有ＤＬＣからなる場合には、膜の絶縁耐圧等の耐久性が高くなり、より信頼性のある絶縁膜を得ることができる。本発明で使用されるフラーレンとしては、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４、Ｃ９６、Ｃ１００等の単体、および／またはこれら単体の混合体および／または化合物を使用することができる。また、Ｃ６０−ＦＸ（フッ化フラーレン）、Ｃ６０−ＯＸ（酸化フラーレン）、Ｃ６０−ＯＨＸ（水酸化フラーレン）等の修飾フラーレンの単体あるいはこれらの混合体（元素記号右下のＸは係数）、さらには非修飾フラーレンとの混合体等も使用することができる。
【０００９】
本発明の絶縁膜を接続部に形成して封止する具体的方法としては、一般周知の成膜法、すなわち、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ）、常圧ＣＶＤ、真空蒸着法、イオンプレーティング（直流励起、高周波励起）、スパッタ法（２極スパッタ、マグネトロンスパッタ、ＥＣＲスパッタ）、レーザアブレーション法、イオンビームデポジション、イオン注入法などが挙げられる。本発明の絶縁膜がフラーレン含有ＤＬＣの場合、ＤＬＣ中へのフラーレンの混入は、例えば原料ガスまたはターゲットにフラーレンを含有させるなどの方法が採られる。フラーレンを含有する原料ガスは、例えば、フラーレンをトルエンに溶融させてその液体をガス化することにより得ることができ、この原料ガスを用いて上記成膜方法を採れば、フラーレン含有ＤＬＣを基材上に形成することができる。
【００１０】
本発明の絶縁膜は上記成膜法で形成され得るが、特に下記方法を好ましい方法とする。
すなわち、前記接続部の表面に放電を発生させ、該放電発生領域に前記原料ガスを導入して該原料ガスをイオン化することにより、前記接続部を前記絶縁膜によって封止する。
【００１１】
また、前記接続部をプラズマ中に配置して該接続部に負のパルス電圧を印可し、該接続部と前記プラズマの界面に形成させたシース電場で前記プラズマによりイオン化した前記原料ガスを加速させることにより、前記接続部を前記絶縁膜によって封止する。
【００１２】
また、前記原料ガスがカーボンを含有しており、該原料ガスをイオン化することにより発生したカーボンイオンを、前記接続部に負の電流もしくはパルス電圧を印可することにより、前記接続部を前記絶縁膜によって封止する。
【００１３】
なお、これら方法の他には、反応性の高いモノマーガスを密閉部材内に導入し、該モノマーガスが接続部の表面に接したところで重合して絶縁膜が形成されるような方法を採ってもよい。この方法における固定化材料としては、フッ化アルキルシラン系、パラキシレン系ポリマー等が挙げられる。
【００１４】
絶縁膜がＤＬＣおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる場合には、絶縁性を高めるためにＤＬＣの炭素単体に水素を含有していてもよく、その場合の水素含有量は２０〜５０ａｔ.％が好適である。これは、水素含有量が２０ａｔ.％未満では絶縁性が得にくくなり、５０ａｔ.％を超えるとＤＬＣの膜質が不均一になってしまうことによる。
【００１５】
本発明では、ＤＬＣ膜中のフラーレンの含有量は特に限定はされないが、０．０１〜４．０％であることを好ましい形態とする。０．０１％を下回ると、フラーレンの含有量が少ないため効果が得られるほどの絶縁に対する寄与が得られない。また、４．０％を超えると、フラーレン含有原料溶媒の溶解量以上にフラーレンを原料溶媒に含有させる必要があることから、フラーレンが溶媒中で析出して均一な原料溶媒とならないため均一な膜を形成することができず、このため膜の不均一性により絶縁が脆弱な箇所に電界が集中して絶縁が得られない。したがって、ＤＬＣ膜中のフラーレンの含有量は０．０１〜４．０％が好ましい。
【００１６】
また、ＤＬＣ膜の厚さは特に限定はされないが、１ｎｍ〜１００μｍが好ましい。これは、１ｎｍを下回ると絶縁性が得にくくなり、１００μｍを超えると接続部の絶縁性が高くなってＣＶＤ成膜時に生じる電子が滞留し、端子部周辺の電位が不安定となり膜質が不均一になってしまうといった理由による。
【００１７】
次に、本発明の巻線端部の封止構造は、上記本発明方法によって好適に得られる封止構造であって、巻線端部が相手材と接続された接続部が、ＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜によって封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、巻線端部と相手材との接続部を、複雑な構成であっても均一な絶縁膜によって確実に覆うことができて絶縁性を確保することができるとともに、コスト低減や生産性の向上も図ることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の方法でコイルと端子との接続部が絶縁膜で封止されるステータの平面図である。
【図２】図１のステータの一部拡大平面図である。
【図３】ステータの所定箇所に原料ガスを導入して絶縁膜を形成する方法を示す平面図図である。
【図４】図３のIV−IV線矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態が適用されるモータのステータを示している。このステータ１は、３相Ｙ型結線のステータであり、中空円筒状のケーシング１０と、該ケーシング１０に設けられる３相の入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、ケーシング１０の内部に収容される複数の分割コア２０とを有している。分割コア２０には、樹脂製材料からなるインシュレータ２１を介してコイル（巻線）２２が巻回されている。これら分割コア２０は、ケーシング１０の内周面に沿って円筒状に組み付けられる。そして各分割コア２０は、図２に示すようにコイル２２および第１端子（相手材）２３ａを介して互いに連結され、ステータコア２０Ａを構成する。
【００２１】
ステータ１の内周側のコイル２２の端部は、分割コア２０に設けられた第１端子２３ａを介して、隣接した分割コア２０のコイル２２と互いに接続されている。一方、外周側のコイル２２の端部は、入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれかに接続された環状の入力線バスバー２４と第２端子（相手材）２３ｂを介して接続されている。なお、第１および第２端子２３ａ，２３ｂは、分割コア２０の内周側および外周側にそれぞれ設けられた連結環状溝２５ａ，２５ｂ内にそれぞれ設けられる。
【００２２】
コイル２２の端部は導体が剥きだしになっており、端子２３ａ，２３ｂに形成された円筒状の固定部２６にその導体がかしめて固定されている。本実施形態では、コイル２２の端部と端子２３ａ，２３ｂの固定部２６との接続部２７が、ＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜によって封止された構造とされる。以下に、その絶縁膜を形成する方法を説明する。
【００２３】
図３および図４に示すように、上記ステータ１を、接続部２７が配設された上面を上方に配し、かつ、軸方向を鉛直方向と平行な状態として、基台３０上に載置する。そして、環状のハウジング（密閉部材）４０をセットして、該ハウジング４０によりステータ１の上面および内周面を密閉する。ハウジング４０は、環状の天板部４１の内周側および外周側の各縁部から、円筒状の内周壁部４２および外周壁部４３がそれぞれ垂下した形状のものである。内周壁部４２はステータ１の内周側に隙間を空けて挿入されて環状の下端縁が基台３０の上面に当接される。また、外周壁部４３の下端部は内周側に屈曲しており、その環状の下端縁がインシュレータ２１の外周面に当接される。
【００２４】
このように内周壁部４２の下端縁が基台３０の上面に当接され、外周壁部４３の下端縁がインシュレータ２１の外周面に当接されることにより、ハウジング４０内は、該ハウジング４０とインシュレータ２１の外周面、および基台３０で囲まれた密閉空間となり、ステータ１の上記接続部２７を含む上面および内周面がその密閉空間に面することになる。
【００２５】
ハウジング４０の天板部４１には、ガス導入管４４が設けられている。上記のようにハウジング４０をステータ１にセットしてステータ１の上面および内周面を密閉したら、ガス導入管４４を介してハウジング４０内の空気を吸引してから、ガス導入管４４よりハウジング４０内に原料ガスを導入し、成膜法に応じた所定の処理（例えばプラズマＣＶＤであれば高周波電極間でプラズマを発生させるなど）を行う。これにより、ステータ１における原料ガスが接触する領域、すなわち接続部２７を含む上面と内周面に、上記絶縁膜が形成され、接続部２７は該絶縁膜によって封止される。
【００２６】
上記の絶縁膜形成方法によれば、真空チャンバ内にステータを収容して絶縁膜を形成するバッチ処理を行う場合と比べると、ハウジング４０で成膜領域を密閉して真空引きおよび成膜処理を行うため、ライン処理が可能となる。また、真空引きするハウジング４０内の容積は真空チャンバよりも大幅に小さいため、真空引きに要する時間が短くて済む。これらのことから、生産性の向上が図られる。
【００２７】
本実施形態のステータ１によれば、コイル２２と端子２３ａ，２３ｂとの接続部２７にＤＬＣおよび／またはフラーレンおよび／またはフラーレン含有ＤＬＣからなる絶縁膜が形成されるため、複雑な構成であって多数箇所に存在する接続部２７を、均一な絶縁膜によって確実に覆うことができ、よって該接続部２７を確実に絶縁することができる。また、従来の樹脂モールドよりも絶縁膜は軽量であり、これに伴って低コスト化も可能である。さらに、絶縁膜の硬化に要する時間も比較的短く済むため、生産性の向上が図られる。
【００２８】
また、ＤＬＣは、その材質自体の摩擦抵抗が低く、かつ硬度が高くて耐磨耗性が良好であることから、絶縁性を長期にわたり安定して得ることができる。特に絶縁膜がフラーレン含有ＤＬＣからなる場合には、膜の絶縁耐圧等の耐久性が高くなり、より信頼性のある絶縁膜を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
プラズマ中に浸したステータの接続部に負の高電圧パルスを印可することにより、該接続部と前記プラズマの界面にシース電場を形成し、そのシース電場でプラズマによりイオン化した原料ガスを加速させることにより、絶縁膜を形成する方法を採った。ＤＬＣの原料ガス中には水素を含有させ、これにより水素を３５〜４５％含有したＤＬＣ膜で接続部を封止することができた。なお、この場合の絶縁膜形成時間は、およそ７２００秒であった。
【００３０】
［実施例２］
図３および図４に示したようにしてステータの接続部を含む上面および内周面をハウジング４０で密閉し、実施例１と同様の原理で水素を３５〜４５％含有した高抵抗水素含有アモルファス状ＤＬＣ膜を形成して、接続部を該ＤＬＣ膜で封止した。この場合の絶縁膜形成時間はおよそ４５０秒であった。
【００３１】
実施例１，２とも、良好なＤＬＣ膜を形成することができ、接続部は十分にＤＬＣ膜で封止された。
【符号の説明】
【００３２】
１…ステータ
１０…ケーシング
２０…分割コア
２０Ａ…ステータコア
２１…インシュレータ
２２…コイル（巻線）
２３ａ，２３ｂ…端子（相手材）
２７…接続部
４０…ハウジング（密閉部材）
【図１】
2011193636.tif 000003
【図２】
2011193636.tif 000004
【図３】
2011193636.tif 000005
【図４】
2011193636.tif 000006