JP2010028905A - 真空機器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本願各発明は、１×１０^−４Ｐａ以下の高真空雰囲気で用いられる高度な真空機器を提供することを目的とする。
【解決手段】
真空雰囲気で用いられ、その表面がエポキシ樹脂で被覆された真空機器であって、前記エポキシ樹脂組成物は、米国材料試験協会規格（ＡＳＴＭ）Ｄ５７０に規定された２３℃の吸水率が０．３％以下であり、かつ、膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下の真空機器である。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空下で用いられるモータ等の真空機器に関する。

一般に、真空雰囲気下で使用される真空用モータは、コイルを構成する導体の皮膜の絶縁材としてセラミック質などの無機物を使用しているものが多い（例えば、特許文献１，２参照）。また、電解浴中の火花放電にて導体にセラミック質の皮膜を形成しているものもある（例えば、特許文献３参照）。
図２は、従来の真空用モータに用いられるコイルの断面図である。図２において、２０ は導体、３０は無機絶縁層である。この無機絶縁層３０は、シリコーン樹脂や、マイカ、ガラス、アルミナなどの無機物を含む含浸剤を、キシレンなどの溶剤で希釈しコイル含浸後に焼成することで形成されていた。
特開平６−８６４９０号公報（第２−３頁、図１） 特開平７−３２２５７９号公報（第２−３頁、図１） 特開平６−９６９８１号公報（第２−３頁、図１）

従来の真空用モータにおいては、無機絶縁層を形成する工程での乾燥や焼成が多段階である。また、各工程での処理時間が長く、焼成温度も高いため、生産性がきわめて悪くなる可能性がある。
また、被覆などの絶縁材として安価で汎用性のあるエポキシ樹脂を使用した場合は、親水性が高いために吸湿量が多い。このような親水性が高い樹脂を用いた場合、真空雰囲気内における水分ガスの放出が多いため、真空雰囲気内が所定の真空度に達するための排気時間に２４時間を超える長時間を要する場合もある。特に、１×１０^−４Ｐａ以下の高真空状態に真空雰囲気を到達させようとすると、さらに時間を要する。現在、半導体デバイスの製造装置、液晶ディスプレイの製造装置を用いる製造ラインでは、高真空雰囲気が要求されている。そのよう製造ラインにおいて所定の真空雰囲気に到達するための時間は生産性に直接影響を与える重要な要素である。
エポキシ樹脂からの水分ガスの放出を低減させるため、その膜厚を薄くした場合、電気絶縁特性が満足しない。逆に、エポキシ樹脂の膜厚を厚くした場合、膜を形成する際に発生する収縮によってエポキシ樹脂内にクラックが発生する可能性もある。このクラックは水分ガスの放出を加速させる可能性もある。また、このクラックはパーティクルを発生させ、真空雰囲気内のコンタミネーションを増加させる可能性もある。さらに、真空用モータの電気絶縁特性を低下させる可能性もある。
本願発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、本願各発明は上記の点の少なくても１つ以上を解決できる優れた真空機器を提供することを目的とする。特に、１×１０^−４Ｐａ以下の高真空雰囲気で用いられる高度な真空機器を提供することをさらなる目的とする。

本願の各発明は以下の構成よりなる。
（１）真空雰囲気で用いられ、その表面がエポキシ樹脂で被覆された真空機器であって、前記エポキシ樹脂組成物は、米国材料試験協会規格（ＡＳＴＭ）Ｄ５７０に規定された２３℃の吸水率が０．３％以下であり、かつ、膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下の真空機器である。
（２）上記（１）の真空機器において、前記膜厚は９０μｍ以上、２０００μｍ以下である。
（３）上記（１）または（２）の真空機器において、前記真空雰囲気は１×１０^−４Ｐａ以下である。
（４）上記（１）から（３）の真空機器において、前記エポキシ樹脂組成物は、少なくとも主剤と反応性希釈剤と触媒型硬化剤とから構成され、その配合比が前記主剤と前記反応性希釈剤との合計１００重量部に対して前記触媒型硬化剤が０．５重量部以上７重量部以下である。
（５）上記（４）の真空機器において、前記主剤はナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、メソゲン基を持つエポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂のいずれかであり、前記触媒型硬化剤は、イミダゾール化合物、３フッ化ホウ素アミン錯体のいずれかである。
（６）上記（５）の真空機器において、前記イミダゾール化合物は、２エチル４メチルイミダゾール、２メチルイミダゾール、ｎウンデシルイミダゾール、１ベンジル２メチルイミダゾールのいずれかである。
（７）上記（１）から（６）の真空機器において、前記真空機器は導体の表面が絶縁体により被覆されたコイルを備え、前記絶縁体の表面は前記エポキシ樹脂組成物により被覆されている。
（８）上記（５）の真空機器において、前記３フッ化ホウ素アミン錯体は３フッ化ホウ素アニリン錯体、３フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、またはそれらの混合物である。
（９）上記（７）の真空機器において、前記絶縁体は、ふっ素樹脂、ポリエーテルサルホンなどの樹脂材質、または、セラミック、ガラス、絶縁性のめっきなどの無機材質、またはそれらを組み合わせた材質にて形成されたものである。
（１０）上記（１）から（９）の真空機器において、前記エポキシ樹脂組成物中の水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ ｍ^２／ｓ以上である。
（１１）上記（７）の真空機器において、前記コイルを巻回するボビンはエポキシ樹脂組成物、ふっ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどのポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリキシリレンの芳香族ポリオレフィンのいずれか一つ、またはそれらを組み合わせたものであって、水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ｍ^２／ｓ以上であるもの、または、セラミックである。
（１２）導体上に絶縁体を形成する工程と、前記絶縁体上をエポキシ樹脂組成物で被覆する工程であって、前記エポキシ樹脂組成物は、米国材料試験協会規格（ＡＳＴＭ）Ｄ５７０に規定された２３℃吸水率が０．３％以下で、その膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下になるよう真空含浸法、滴下含浸法または注型法により被覆する工程を備えた真空機器の製造方法である。
（１３）上記（１２）の真空機器の製造方法において、前記膜厚は９０μｍ以上、２０００μｍ以下である。
（１４）上記（１２）または（１３）の真空機器の製造方法において、前記真空機器は１×１０^−４Ｐａ以下の真空雰囲気で用いられる。
（１５）上記（１２）または（１４）の真空機器の製造方法において、前記エポキシ樹脂組成物は、少なくとも主剤と反応性希釈剤と触媒型硬化剤とから構成され、その配合比が前記主剤と前記反応性希釈剤との合計１００重量部に対して前記触媒型硬化剤が０．５重量部以上７重量部以下である。
（１６）上記（１５）の真空機器の製造方法において、前記主剤はナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、メソゲン基を持つエポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂のいずれかであり、前記触媒型硬化剤は、イミダゾール化合物、３フッ化ホウ素アミン錯体のいずれかである。
（１７）上記（１６）の真空機器の製造方法において、前記イミダゾール化合物は、２エチル４メチルイミダゾール、２メチルイミダゾール、ｎウンデシルイミダゾール、１ベンジル２メチルイミダゾールのいずれかである。
（１８）上記（１６）の真空機器の製造方法において、前記３フッ化ホウ素アミン錯体は３フッ化ホウ素アニリン錯体、３フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、またはそれらの混合物である。
（１９）上記（１２）から（１８）の真空機器の製造方法において、前記エポキシ樹脂組成物中の水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ｍ^２／ｓ以上である。
（２０）１×１０^−４Ｐａ以下の真空雰囲気で用いられ、その表面の少なくとも一部はエポキシ樹脂で被覆された真空機器であって、
前記エポキシ樹脂組成物は、米国材料試験協会規格（ＡＳＴＭ）Ｄ５７０に規定された２３℃の吸水率が０．３％以下であり、その膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下であり、少なくとも主剤と反応性希釈剤と触媒型硬化剤とから構成され、その配合比が前記主剤と前記反応性希釈剤との合計１００重量部に対して前記触媒型硬化剤が０．５重量部以上７重量部以下の真空機器である。

請求項１記載の発明によれば、エポキシ樹脂の吸湿水分が少ないので、所望の真空度に速やかに到達することができる真空機器を実現することができる。さらに、絶縁特性を維持しながら、真空雰囲気での水分ガスの放出を従来のものと比較して格段に低減することができる。さらに、パーティクルなどのコンタミネーションを最大限低減した最適な真空機器を実現することができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明により得られる効果に加え、絶縁破壊電圧の耐性の高い優れた真空機器を実現することができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明により得られる効果に加え、高真空雰囲気において優れた真空機器を実現することができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１から３記載の発明により得られる効果に加え、安定した品質のエポキシ樹脂組成物を実現できるので、さらなる優れた真空機器を実現することができる。
請求項５、６、８記載の発明によれば、請求項４記載の発明により得られる効果に加え、最適な品質のエポキシ樹脂組成物を実現できるので、さらなる優れた真空機器を実現することができる。
請求項７記載の発明によれば、請求項１から６記載の発明により得られる効果に加え、種々の用途に適用されるモータのコイルを効果的に被覆することができるので、優れた真空機器を実現することができる。
請求項９記載の発明によれば、請求項７記載の発明により得られる効果に加え、絶縁体の吸湿水分が比較的少ないので、所望の真空度に速やかに到達することができる優れた真空機器を実現することができる。
請求項１０記載の発明によれば、請求項１から９記載の発明により得られる効果に加え、
所望の真空度に速やかに到達することができる優れた真空機器を実現することができる。
請求項１１記載の発明によれば、請求項７記載の発明により得られる効果に加え、
所望の真空度に速やかに到達することができる優れた真空機器を実現することができる。
請求項１２記載の発明によれば、エポキシ樹脂の吸湿水分が少なく、所望の真空度に速やかに到達することができる真空機器を簡易に製造することができる。この製法により得られた真空機器は、絶縁特性を維持しながら、真空雰囲気での水分ガスの放出を従来のものと比較して格段に低減することができる。さらに、その真空機器はパーティクルなどのコンタミネーションを最大限低減できる。
請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の発明により得られる効果に加え、絶縁破壊電圧の耐性の高い優れた真空機器を形成することができる。
請求項１４記載の発明によれば、請求項１２または１３記載の発明により得られる効果に加え、この製法により得られた真空機器は高真空雰囲気において優れた効果を有する。
請求項１５記載の発明によれば、請求項１２または１４記載の発明により得られる効果に加え、安定した品質のエポキシ樹脂組成物を実現できるので、この製法により優れた真空機器を形成することができる。
請求項１６、１７、１８記載の発明によれば、上記の効果に加え、最適な品質のエポキシ樹脂組成物を実現できるので、さらなる優れた真空機器を実現することができる。
請求項１９記載の発明によれば、請求項１２から１８記載の発明により得られる効果に加え、所望の真空度に速やかに到達することができる優れた真空機器を実現することができる。
請求項２０記載の発明によれば、吸湿水分が少ない安定した品質のエポキシ樹脂組成物により真空機器の表面の一部が被覆されているので、高真空度に速やかに到達することができる真空機器を実現することができる。さらに、絶縁特性を維持しながら、真空雰囲気での水分ガスの放出を従来のものと比較して格段に低減することができる。さらに、パーティクルなどのコンタミネーションを最大限低減した最適な真空機器を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態においては本発明が真空用モータに適用された例が示される。他の真空機器への適用は本実施形態の説明を参酌すれば容易に理解できる。

図１は真空用モータのコイルの部分断面図である。このコイル１は、複数の導体２、その導体２上を被覆する絶縁体３、ボビン４を備えている。さらに、本実施の形態では、コイル１の絶縁体３上を樹脂５により被覆している。
樹脂５の水分子の吸水率は、米国材料試験協会（ASTM: American Society for Testing and Materials）の規格Ｄ５７０において０．３％以下である。また、樹脂５の拡散係数は３．０×１０^−１３ｍ^２／ｓ以上である。この樹脂５の膜厚は１０μｍ以上、２０００μｍ以下である。この膜厚とは、絶縁体３上に形成された樹脂５の垂直方向における厚さのことを言う。

本実施形態の樹脂５には、エポキシ樹脂材料が用いられている。これにより、生産性の改善や、細孔または割れなどの低減が期待でき、信頼性の向上が期待できる。真空中での放出ガスの支配的成分である樹脂からの水分子の放出速度の抑制は、樹脂の吸湿を低減することで解決できる。本実施形態におけるエポキシ樹脂においては、その吸湿水分が少ないので、所望の真空度に速やかに到達することができる真空機器を実現することができる。さらに、絶縁特性を維持しながら、真空雰囲気での水分ガスの放出を従来のものと比較して格段に低減することができる。さらに、パーティクルなどのコンタミネーションを最大限低減した最適な真空機器を実現することができる。

以下、本実施形態に係る実施例を説明する。

本実施例では、後述の材料を用いて真空用モータコイルの表面を被覆する樹脂を作製し、ガス放出特性および絶縁特性を評価した。
本実施例、比較例および従来例に用いた樹脂５の材質は以下のとおりである。本実施例と従来例の場合、樹脂５の厚さは２０００μｍとした。比較例においては樹脂５の厚さを２０００μｍより大きくした。この結果、本実施例のエポキシ樹脂組成物にて水分ガスの放出特性が良好であることを確認した。なお、導体２にはエナメル線を、絶縁体３には２種ポリイミド線皮膜を、ボビン４にはフッ素樹脂を用いた。
［本実施例における樹脂］
触媒型硬化剤で硬化したエポキシ樹脂組成物であり、下記の化学構造を持つものとした。組み合わせと配合比（重量部）は表１のとおりとした
（ａ）ナフタレン型エポキシ樹脂
（ｂ）ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂
（ｃ）メソゲン基を持つエポキシ樹脂
（ｄ）ビスフェノール型エポキシ樹脂
（ｅ）フェニルグリシジルエーテル（反応性希釈剤の例）
（ｆ）２エチル４メチルイミダゾール
（ｇ）２メチルイミダゾール
（ｈ）３フッ化ホウ素アニリン錯体
（ｉ）ジアミノジフェニルメタン系硬化剤
（ｊ）シリカ（充填材を添加する例）
［絶縁体］
本実施例、比較例および従来例に用いたコイル１の絶縁体３の材質は以下のとおりである。
（Ａ）２種ポリイミド線
（Ｂ）セラミックとめっきの２層構造（特許文献１）

［従来例の樹脂や含浸材］
（１４）縮合型硬化剤配合エポキシ樹脂
表１（14）に示したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、ジアミノジフェニルメタン系硬化剤と、シリカの混合物である。配合比（重量比）＝１００／３０／２００。水分子の拡散係数は１×１０^−１３ｍ^２／ｓである。
（１５）無機含浸剤
シリコン化合物、マイカガラス、無機繊維、金属酸化物などを混練したものである（特許文献１）。
［本実施例の成形方法］
エポキシ樹脂組成物の被覆を真空注形にて成形し、その成形時間は注形と硬化をあわせて５時間以内であった。したがって、従来の無機含浸剤にて形成されたコイルよりも生産性は大幅に改善された。なお、被覆厚さは図示しない金型とコイル１とのギャップにて管理した。

作製した真空用モータコイルのガス放出特性の評価は、室温、６０％ＲＨの調湿空気中で試料を２４時間加湿した後に、室温にて２４時間真空排気したときのガス放出速度にて行った。一方、絶縁特性の評価は、高湿度の結露雰囲気中で２４時間吸湿させた後の対地間絶縁を、交流１２００Ｖ（一般的な運転電圧の２倍＋１０００Ｖ）、１分の耐電圧試験にて行った。
真空用モータコイルの真空中でのガス放出特性の評価結果を表２〜４に示す。
表中のガス放出の評価結果マークにおいて、×印は５×１０^-５Ｐａ ｍ^３/ｓを超える場合、△は１×１０^-５Ｐａ ｍ^３/ｓより大きく５×１０^-５Ｐａ ｍ^３/ｓ以下の場合、○印は１×１０^-５Ｐａ ｍ^３/ｓ以下の場合、◎印は５×１０^-６Ｐａ ｍ^３/ｓ以下の場合を表す。絶縁特性の評価結果のマークは、×印は漏洩電流が１０ｍＡ以上の場合、○印は１０ｍＡ以下の場合を表す。

表２，３から分かるとおり、本実施例の＃１〜＃１３では、ガス放出特性と絶縁特性がともに良好であった。これに対し、表４からわかるように比較例＃１〜４では絶縁特性は良好であるが、ガス放出速度がわずかに大きかった。さらに、表４からわかるように吸水率が大きい樹脂を被覆に使用した従来例＃１は、絶縁特性は良好であるが肝心のガス放出速度が大きかった。また、無機皮膜と無機含浸剤にて絶縁層を形成した従来例＃２は絶縁特性が悪かった。
以上の結果より、従来のモータコイルに使用される吸水率の大きいエポキシ樹脂モールドを用いた場合に対し、本実施例のガス放出速度は小さく、本発明の有効性が確認された。また、従来の無機絶縁で成形したコイルに対し、本実施例のコイルは生産性や絶縁特性は良好であり、本発明の有効性が確認された。なお、残留ガススペクトルの測定結果より、いずれの実施例も室温での放出ガスの主成分は水であり、ガス放出速度は水分子の放出速度と考えて良い。

本実施例は、樹脂５が種々の絶縁体３に対して有効であることを確認したものである。
表５に本発明の材料構成にて成形した真空用モータに用いられるコイルの製造条件を示す。コイル１の表面の樹脂５は、表１に示したエポキシ樹脂組成物（３）を用いた。被覆厚さは５００μｍとした。
本実施例と比較例に用いた絶縁体３の材質は、以下のとおりである。
［本実施例の絶縁体］
（Ｂ）セラミックとめっきの２層構造（特許文献１）
（Ｃ）ふっ素樹脂（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ））
（Ｄ）ポリエーテルサルホン
［比較例の絶縁皮膜］
（Ａ）２種ポリイミド線皮膜

表５から分かるとおり、導体２の絶縁体３は疎水性樹脂皮膜を用い、本発明の被覆にて絶縁層を成形した本実施例の＃１４〜＃１６では、ガス放出特性と絶縁特性がともに良好であった。これらは、従来の一般的なモータ用コイルに使用される絶縁体３を使用した比較例＃５よりもさらにガス放出速度が小さく、本実施例の絶縁体３はさらに有効であることが確認された。なお、残留ガススペクトルの測定結果より、いずれの実施例も室温での放出ガスの主成分は水であり、ガス放出速度は水分ガスの放出速度にほぼ依存していた。

本実施例は、樹脂５を真空含浸や滴下含浸や注形にて形成したものである。
表６に本実施例の材料構成にて成形した真空用モータコイルの製造条件および評価結果を示す。本実施例に用いた絶縁体、樹脂は以下のとおりである。
［絶縁体］
（Ｂ）セラミックとめっきの２層構造
（Ｃ）ふっ素樹脂（フロロエチレンプロピレン（ＦＥＰ））
（Ｄ）ポリエーテルサルホン
［樹脂］
表１に示した触媒配合エポキシ樹脂である。
［樹脂の形成］
樹脂（１）、（８）は金型内で真空含浸の後、２時間の加熱硬化にて形成した。樹脂（２）、（９）は触媒配合エポキシ樹脂を１５分の滴下含浸の後、２時間の加熱硬化にて形成した。樹脂（３）、（１１）は１０分の注形と２０分の脱泡の後、２時間の加熱硬化にて形成した。いずれの試料も２０００μｍの厚さで形成した。したがって、従来の無機含浸剤にて形成する場合よりも生産性は大幅に改善された。ボビンは実施例１、２と同じものを用いた。
また、コイルのガス放出特性や絶縁特性の評価結果についての表示方法は、実施例１、２と同じである。

表６から分かるとおり、水分子の拡散係数が大きな材質を用いて樹脂５を成形した本実施例＃１７〜＃２２では、ガス放出特性と絶縁特性がともに良好であった。以上の結果より、従来の無機絶縁で成形したコイルに対し、本実施例のコイルは生産性や絶縁特性は良好であり、ガス放出特性も満足するため、本発明の有効性が確認された。なお、残留ガススペクトルの測定結果より、いずれの実施例も室温での放出ガスの主成分は水であり、ガス放出速度は水分ガスの放出速度にほぼ依存していた。
なお、実施例１〜３ではボビンを用いた例にて説明したが、ボビンを用いない場合はさらにガス放出速度が低減されるので、その効果はより大きくなる。

本発明の実施例４は、樹脂５の拡散係数を変えた種々のエポキシ樹脂について効果を調べたものである。
本実施例の真空用モータコイルの構成は、図１と同じである。本実施例の樹脂５は拡散係数の大きなエポキシ樹脂組成物にて形成されており、その拡散係数は３〜１０×１０^−１３ｍ^２／ｓである。
表７に本実施例の材料構成にて成形した真空用モータコイルの製造条件および評価結果を示す。なお、表中の拡散係数の単位は、１０^−１３ｍ^２／ｓである。
［絶縁体］
（Ｅ）ふっ素樹脂（ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ））
［樹脂］
被覆に用いたエポキシ樹脂組成物の原料は以下のとおりである。
（１６）触媒配合エポキシ樹脂
ヒドロキシ安息香酸エステル型液晶エポキシ樹脂（メソゲン基の例）と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂とブチルグリシジルエーテル（単官能型の例）と、２メチルイミダゾールの混合物である。配合比（重量比）＝３５／３５／３０／０．７。拡散係数は７×１０^−１３ｍ^２／ｓである。
（１７）触媒配合エポキシ樹脂
ナフタレン型エポキシ樹脂と、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂と、フェニルグリシジルエーテルと、ｎウンデシルイミダゾールの混合物である。配合比（重量比）＝３５／３５／３０／５。拡散係数は５×１０^−１３ｍ^２／ｓである。
（１８）触媒配合エポキシ樹脂
ナフタレン型エポキシ樹脂と、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂と、フェニルグリシジルエーテルと、１ベンジル２メチルイミダゾールイミダゾールの混合物である。配合比（重量比）＝３４／３３／３３／７。拡散係数は４×１０^−１３ｍ^２／ｓである。
（１９）触媒配合エポキシ樹脂。ナフタレン型エポキシ樹脂とジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂とフェニルグリシジルエーテルと３フッ化ホウ素アニリン錯体の混合物。配合比（重量比）＝３０／４０／３０／２。拡散係数は６×１０^−１３ｍ^２／ｓである。
（２０）触媒配合エポキシ樹脂。ナフタレン型エポキシ樹脂とジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂とフェニルグリシジルエーテルと３フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体の混合物。配合比（重量比）＝３４／３３／３３／６。拡散係数は４×１０^−１３ｍ^２／ｓ
である。
［樹脂の形成］
エポキシ樹脂による被覆の形成は、真空注形と２時間の加熱硬化にて形成した。その成形時間は注形と硬化をあわせて５時間以内であった。したがって、従来の無機含浸剤にて形成されたコイルよりも生産性は大幅に改善された。なお、被覆厚さは図示しない金型と要素コイル１とのギャップにて１５００〜２０００μｍに管理した。
ボビンは実施例１、２、３と同じである。また、要素コイルのガス放出特性や絶縁特性の評価記号は実施例１、２、３と同じである。

表７から分かるとおり、水分子の拡散係数が大きな材質を本実施例の製造方法にて樹脂５を成形した実施例＃２３〜＃２７では、ガス放出特性と絶縁特性がともに良好であった。以上の結果より、従来の無機絶縁で成形したコイルに対し、本実施例のコイルは生産性や絶縁特性は良好であり、ガス放出特性も満足するため、本発明の有効性が確認された。なお、残留ガススペクトルの測定結果より、いずれの実施例も室温での放出ガスの主成分は水であり、ガス放出速度は水分ガスの放出速度にほぼ依存していた。

このように、コイルの被覆に水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ｍ^２／ｓ以上の樹脂を用いているので、従来の無機絶縁で成形したコイルに対し、本実施例のコイルは生産性や絶縁特性は良好であり、ガス放出特性も満足するため、本発明の有効性が確認された。
なお、本実施例はボビンを用いた例にて説明したが、ボビンを用いない場合はさらにガス放出速度が低減されるので、その効果は説明するまでもない。

実施例５は、樹脂の絶縁破壊特性によって樹脂の膜厚の下限を検討したものである。一般的な真空用モータに求められる対地間絶縁破壊電圧は、運転電圧の２倍＋１０００Ｖ以上である。運転電圧が低い機種は１００Ｖ級であり、１２００Ｖで絶縁破壊しなければ、一般的な産業用電気品としての規格を満足するため好ましい。一方、特殊用途の産業用電気品においても、最低でも運転電圧１００Ｖにて絶縁破壊を生じない必要がある。そのため、樹脂５の厚さの下限は絶縁破壊の信頼性が確保される厚さ以上が必要であり、その厚さはつぎのように評価した。電気絶縁特性においては、同じ構造のコイルでも、多数個作製して絶縁試験を行うと絶縁破壊電圧は正規分布に従うため、産業用の商品としては絶縁破壊電圧の低い側に分布した少なくとも３σの値が目的値以上でないと製品化できない。導体の絶縁体３にはピンホールなどの欠陥部分があるため、絶縁体３が電気絶縁を分担しないと考えた設計では、コイル１表面の樹脂５のみで電気絶縁を受け持つ必要がある。そこで、評価は導体の絶縁体３の無いモデルを使用した。なお、樹脂５の厚さは、クラックや欠陥などが無い限り、厚いほど絶縁特性が良い。
本実施例の真空用モータコイルの構成は、図１の巻き線を同じ外形の銅電極に置き換えた図示しないモデルとした。表８〜１０に本発明の材料構成にて、樹脂５の厚さを変化させて成形した真空用モータコイルの評価結果を示す。各試料とも１０個の試料を作製して絶縁破壊電圧を測定し、平均値と標準偏差σを計算して、平均値−３σの値で評価した。なお、本実施例に用いた樹脂は、表１に示した（２）、（３）、（４）を用いた。
真空用モータコイルを模擬した試料について、１０^−４Ｐａ以下の真空中での絶縁破壊電圧の評価結果を表８〜１０に示す。表中の絶縁破壊電圧の評価結果マークにおいて、×印は絶縁破壊電圧の平均値−３σの値が１００Ｖ以下の場合、○印は１００Ｖ以上、１２００Ｖ以下の場合、◎印は１２００Ｖ以上の場合を表す。

表８〜１０から分かるとおり、本実施例の被覆樹脂であるエポキシ樹脂組成物にて被覆したコイルは、絶縁破壊電圧の平均値を１００Ｖ以上とするには樹脂厚さ１０μｍ以上が必要であり、平均値−３σを１２００Ｖ以上とするには被覆厚さ９０μｍ以上が必要である。

実施例６は、樹脂５とコイル１との接着力によって被覆樹脂厚さの上限を検討したものである。被覆樹脂５の厚さを厚くすると、エポキシ樹脂組成物では硬化収縮による内部応力が大きくなり、その内部応力がコイル１と樹脂５との密着力を上回る場合、界面剥離が生じて、放出ガスやパーティクルなどのコンタミネーションが増加し、製品適用ができなくなる。なお、硬化収縮は充填材を添加していない方が大きいため剥離しやすくなる。そのため、被覆樹脂５の厚さの上限は被覆樹脂の密着性が確保される厚さ以下であり、その厚さはつぎのように評価した。界面の密着性においては、同じ構造のコイルでも多数個作製して剥離試験をすると、剥離強さは正規分布に従うため、産業用の汎用製品では剥離強さの低い側に分布した少なくとも３σの値が０ＭＰａ以上でないと製品適用ができない。
本実施例の真空用モータコイルの構成は、図１に示したものとした。表１１〜１３に本発明の材料構成にて、被覆樹脂の厚さを変化させて成形した真空用モータコイルの評価結果を示す。各試料とも１０個の試料を作製して剥離強さを測定し、平均値と標準偏差σを計算して、平均値−３σの値で評価した。なお、本実施例に用いた被覆樹脂は、表１に示した（２）、（３）、（４）を用いた。
密着性の評価結果を表１１〜１３に示す。表中の剥離強さの評価結果マークにおいて、×印は剥離強さ平均値−３σの値が０ＭＰａ以下の場合、○印は０ＭＰａ以上の場合を表す。

表１１〜１３から分かるとおり、本実施例の被覆樹脂であるエポキシ樹脂組成物にて被覆したコイルは、剥離強さの平均値−３σを０ＭＰａ以上とするには樹脂の厚さが２０００μｍ以下であることが必要である。

なお、上記各実施例における触媒型硬化剤の配合比は、主剤と反応性希釈剤との合計１００重量部に対して０．５重量部以上７重量部以下が最適である。この範囲の配合比であれば、硬化反応が適切な速度となる。このため、気泡の生成が抑制されるとともに、硬化収縮が抑制されてクラックが実質的に発生することもなく、安定した品質の製品が実現できる。

コイルの被覆に吸水率が小さいエポキシ樹脂組成物を用いることによって、電気絶縁特性や被覆の剥離特性の安定性とを両立させることができるので、一般的な真空用モータより高電圧を使用し、高い真空度を要求される用途、例えば荷電粒子加速器の絶縁という用途にも、汎用的な製品として適用できる。

本発明の実施形態に係る真空用モータコイルの断面図 従来の真空用モータコイルを示す断面図

符号の説明

１ コイル
２ 導体
３ 絶縁体
４ ボビン
５ 樹脂

Claims (20)

1. 真空雰囲気で用いられ、その表面がエポキシ樹脂で被覆された真空機器であって、
   前記エポキシ樹脂組成物は、米国材料試験協会(ASTM)の規格Ｄ５７０に規定された２３℃の吸水率が０．３％以下であり、かつ、膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下であることを特徴とする真空機器。
2. 前記膜厚は９０μｍ以上、２０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の真空機器。
3. 前記真空雰囲気は１×１０^−４Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の真空機器。
4. 前記エポキシ樹脂組成物は、少なくとも主剤と反応性希釈剤と触媒型硬化剤とから構成され、その配合比が前記主剤と前記反応性希釈剤との合計１００重量部に対して前記触媒型硬化剤が０．５重量部以上７重量部以下であることを特徴とする請求項１から３記載の真空機器。
5. 前記主剤はナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、メソゲン基を持つエポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂のいずれかであり、前記触媒型硬化剤は、イミダゾール化合物、３フッ化ホウ素アミン錯体のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の真空機器。
6. 前記イミダゾール化合物は、２エチル４メチルイミダゾール、２メチルイミダゾール、ｎウンデシルイミダゾール、１ベンジル２メチルイミダゾールのいずれかであることを特徴とする請求項５記載の真空機器。
7. 前記真空機器は導体の表面が絶縁体により被覆されたコイルを備え、前記絶縁体の表面は前記エポキシ樹脂組成物により被覆されていることを特徴とする請求項１から６記載の真空機器。
8. 前記３フッ化ホウ素アミン錯体は３フッ化ホウ素アニリン錯体、３フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項５記載の真空機器。
9. 前記絶縁体は、ふっ素樹脂、ポリエーテルサルホンなどの樹脂材質、または、セラミック、ガラス、絶縁性のめっきなどの無機材質、またはそれらを組み合わせた材質にて形成されたものであることを特徴とする請求項７記載の真空機器。
10. 前記エポキシ樹脂組成物中の水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ ｍ^２／ｓ以上であることを特徴とする請求項１から９記載の真空機器。
11. 前記コイルを巻回するボビンはエポキシ樹脂組成物、ふっ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどのポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリキシリレンの芳香族ポリオレフィンのいずれか一つ、またはそれらを組み合わせたものであって、水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ｍ^２／ｓ以上であるもの、または、セラミックを用いたことを特徴とする請求項７記載の真空機器。
12. 導体上に絶縁体を形成する工程と、
    前記絶縁体上をエポキシ樹脂組成物で被覆する工程であって、前記エポキシ樹脂組成物は、米国材料試験協会規格（ＡＳＴＭ）Ｄ５７０に規定された２３℃吸水率が０．３％以下で、その膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下になるよう真空含浸法、滴下含浸法または注型法により被覆する工程とを備えたことを特徴とする真空機器の製造方法。
13. 前記膜厚は９０μｍ以上、２０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１２記載の真空機器の製造方法。
14. 前記真空機器は１×１０^−４Ｐａ以下の真空雰囲気で用いられることを特徴とする請求項１２または１３記載の真空機器の製造方法。
15. 前記エポキシ樹脂組成物は、少なくとも主剤と反応性希釈剤と触媒型硬化剤とから構成され、その配合比が前記主剤と前記反応性希釈剤との合計１００重量部に対して前記触媒型硬化剤が０．５重量部以上７重量部以下であることを特徴とする請求項１２から１４記載の真空機器の製造方法。
16. 前記主剤はナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、メソゲン基を持つエポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂のいずれかであり、前記触媒型硬化剤は、イミダゾール化合物、３フッ化ホウ素アミン錯体のいずれかであることを特徴とする請求項１５記載の真空機器の製造方法。
17. 前記イミダゾール化合物は、２エチル４メチルイミダゾール、２メチルイミダゾール、ｎウンデシルイミダゾール、１ベンジル２メチルイミダゾールのいずれかであることを特徴とする請求項１６記載の真空機器の製造方法。
18. 前記３フッ化ホウ素アミン錯体は３フッ化ホウ素アニリン錯体、３フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１６記載の真空機器の製造方法。
19. 前記エポキシ樹脂組成物中の水分子の拡散係数が３．０×１０^−１３ ｍ^２／ｓ以上であることを特徴とする請求項１２から１８記載の真空機器の製造方法。
20. １×１０^−４Ｐａ以下の真空雰囲気で用いられ、その表面の少なくとも一部はエポキシ樹脂で被覆された真空機器であって、
    前記エポキシ樹脂組成物は、
    米国材料試験協会規格（ＡＳＴＭ）Ｄ５７０に規定された２３℃の吸水率が０．３％以下であり、
    その膜厚が１０μｍ以上、２０００μｍ以下であり、
    少なくとも主剤と反応性希釈剤と触媒型硬化剤とから構成され、その配合比が前記主剤と前記反応性希釈剤との合計１００重量部に対して前記触媒型硬化剤が０．５重量部以上７重量部以下であることを特徴とする真空機器。

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