JP6923099B1 - 異種金属接合体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 異種金属接合体において両者の接続部分におけるガルバニック腐食を防止し、また異種金属接合体に絶縁被膜を行う場合であっても良好な被着を行うことが可能な異種金属接合体およびその製造方法を提供する。【解決手段】 異種金属接合体１０は、アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材１１と、銅を主成分とする金属からなる第二部材１２と、第一部材１１と第二部材１２の端面同士を圧接してなる接合部１６と、第一部材１１の略全体と少なくとも第二部材１２の一部とを連続的に被覆する金属膜１５とを有し、金属膜１５は、銅を主成分とする金属からなる膜である。【選択図】 図１

Description

本発明は、異種金属接合体およびその製造方法に関する。

従来、モータを構成するステータ（固定子）などにおいては、環状のステータコアの内周面に設けられた複数のスロット（ティース）に複数のコイルを環状に配置する。この場合、環状に配置されたコイルは、螺旋構造の両端部（始端部および終端部）をステータコアの軸方向の一方（例えば上方）に突出させるように構成され、当該両端部にバスバーなどの配線部材を接続する。

このような構成において、軽量化などを目的としてコイル部材としてアルミニウム（Ａｌ）を採用する一方、コイルの引き出し部分（端子）やバスバーなどの配線部材には導電性の優れた銅または鉄を用いる構成が知られている（特許文献１参照）。

特開２０２０−１３７２５３号公報

しかしながら、アルミニウムを主成分とする部材（例えば、コイル）と、銅を主成分とする部材（例えば、端子やバスバーなどの配線部材）を直接接触させると、その接触部分においてガルバニック腐食（電食）が生じ、電機部品としての特性に影響を与える問題がある。

また、特にステータコアに取り付けるコイルとその配線部材などにおいては、それらの周囲を絶縁膜（樹脂膜）で覆う要望も多い。特に、高分子材料の電着などにより絶縁膜を被着する場合は下地の金属であるコイルと配線部材とが異種の金属であると、絶縁膜の被着が均一に行えず、コイルの耐圧や占積率を低下させる問題もあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、異種金属接合体において両者の接続部分におけるガルバニック腐食を防止し、また異種金属接合体に絶縁被膜を行う場合であっても良好な被着を行うことが可能な異種金属接合体およびその製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材と、銅を主成分とする金属からなる第二部材と、前記第一部材と前記第二部材の端面同士を圧接してなる接合部と、前記第一部材の外表面全体の実質的に１００％を占める領域と少なくとも前記第二部材の一部とを連続的に被覆する金属膜とを有し、前記金属膜は、銅を主成分とする金属からなる膜である、ことを特徴とする異種金属接合体に係るものである。

また、本発明は、アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材と、銅を主成分とする金属からなる第二部材とを端面同士の圧接により接合するステップと、前記第一部材の外表面全体の実質的に１００％を占める領域と少なくとも前記第二部材の一部を、銅を主成分とする金属膜で連続的に被覆するステップとを有する、ことを特徴とする異種金属接合体の製造方法に係るものである。

本発明によれば、異種金属接合体において両者の接続部分におけるガルバニック腐食を防止し、また異種金属接合体に絶縁被膜を行う場合であっても良好な被着を行うことが可能な異種金属接合体およびその製造方法を提供することができる。

本実施形態の異種金属接合体の概略図であり、（Ａ）外観平面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）断面図、（Ｄ）断面図、（Ｅ）異種金属接合体の製造方法の一例を示すフロー図である。 本実施形態の接合体基材を説明する概要図であり、（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）側面図である。 本実施形態の本実施形態の接合体基材を説明する概要図であり（Ａ）平面図、（Ｂ）コイル片の平面図、（Ｃ）コイル片の平面図、（Ｄ）コイル片の断面図、（Ｅ）コイル片の断面図、（Ｆ）端子の平面図、（Ｇ）端子の平面図である。 本実施形態の異種金属接合体１０の概略図であり、（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）断面図、（Ｄ）断面図である。 本実施形態の異種金属接合体の製造方法を説明する図であり（Ａ）フロー図、（Ｂ）〜（Ｄ）製造工程の一例を示す平面図である。 本実施形態の異種金属接合体を示す図であり（Ａ）断面図、（Ｂ）製造方法のフロー図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜異種金属接合体＞
図１は、本実施形態の異種金属接合体１０の概要を示す図であり、同図（Ａ）が外観平面図であり、同図（Ｂ）が同図（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また同図（Ｃ）、同図（Ｄ）は、異種金属接合体１０の他の例を示す、同図（Ａ）のＡ−Ａ線断面に相当する断面図である。なお、本図及び以降の各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、本図及び以降の各図において、部材の大きさ、形状、厚み等を適宜誇張して表現する。

図１（Ａ）、同図（Ｂ）を参照して、本実施形態の異種金属接合体１０は、第一の金属で構成された第一部材１１と、第二の金属で構成された第二部材１２と、接合部１６とを有する接合体基材１０Ａと、接合体基材１０Ａの少なくとも一部を覆う金属膜１５を有する。第一の金属は、第二の金属に対して相対的に卑な金属であり、ここではアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属である。第二の金属は、第一の金属に対して相対的に貴な金属であり、ここでは銅（Ｃｕ）を主成分とする金属である。

ここで、「アルミニウムを主成分とする金属」とは、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を全体の５０％以上含有する金属をいい、純アルミニウムまたはアルミニウム合金とは異なる他の成分を含む場合、他の成分の種類や数は任意である。また、純アルミニウムまたはアルミニウム合金の含有率が１００％（または略１００％）の金属であってもよい。以下、本明細書では、第一部材１１を構成する第一の金属について単に「アルミニウム（Ａｌ）」と称する場合があるが、これは「アルミニウムを主成分とする金属」の意味である。

また「銅を主成分とする金属」とは、純銅または銅合金を全体の５０％以上含有する金属をいい、純銅または銅合金とは異なる他の成分を含む場合、他の成分の種類や数は任意である。また、純銅または銅合金の含有率が１００％（または略１００％）の金属であってもよい。以下、本明細書では、第二部材１２を構成する第二の金属について単に「銅（Ｃｕ）」と称する場合があるが、これは「銅を主成分とする金属」の意味である。

第一部材１１は、例えば導電部品であり、第二部材１２例えば、導電部品に接続する端子、配線、電極などである。あるいは、第二部材１２が、例えば導電部品であり、第一部材１１が例えば、導電部品に接続する端子、配線、電極などであってもよい。

同図（Ｂ）を参照して、接合部（異種接合部）１６は、第一部材１１と第二部材１２の端面同士を圧接してなる部位であり、より具体的には、第一部材１１と第二部材１２とを冷間圧接により接合した部位である。本実施形態における接合部１６とは、第一部材１１と第二部材１２との境界１４を含む領域であり、第一の金属と第二の金属の原子が結合している領域をいう。

金属膜１５は、第一部材１１と第二部材１２のうち貴な金属と同種の金属を主成分とする金属膜であり、膜厚Ｄがほぼ均一な薄膜である。金属膜１５は例えば銅を主成分とする金属からなるメッキ膜（銅メッキ膜）であり、同図（Ａ）、同図（Ｂ）に示すように接合体基材１０Ａの略全体を被覆する。具体的には、金属膜１５は、第一部材１１の略全体と接合部１６および少なくとも第二部材１２の一部とを連続的且つ一体的に被覆する。ここで、「第一部材１１の略全体」とは、第一部材１１の機能を実現する実質的な主要部を含み、且つ第一部材１１の外表面全体の５０％以上、望ましくは外表面全体の７０％以上、好適には外表面全体の８０％以上を占める領域をいい、より好適には、第一部材１１の外表面全体の実質的に１００％を占める領域を言う。実質的に１００％とは意図的に排除している領域がない趣旨である。

このような構成により、同図（Ａ）に示すように、異種金属接合体１０は外観視においては全体的に一種の金属（銅）により構成された構造体となるが、内部構造としては同図（Ｂ）に示すように、アルミニウム（第一部材１１）と銅（第二部材）の接合体となっている。より詳細には、第二部材１２部分においては、第二部材１２と金属膜１５が同種の金属であるので一体的な銅部材として構成され、第一部材１１部分においては、アルミニウム（第一部材１１）と銅（金属膜１５）の二層（二重）構造の部材として構成される。

金属膜１５の膜厚Ｄは例えば、３μｍ以下であり、詳細には、１００ｎｍ〜３μｍ程度であり、好適には、３００ｎｍ〜２μｍ程度であり、より好適には５００ｎｍ〜１．５μｍ程度である。金属膜１５がメッキ膜の場合、例えば、電気メッキ法を用いて形成することができる。

また、同図（Ｃ）に示すように、異種金属接合体１０は必要に応じて、金属膜１５の表面に更に絶縁膜１７が設けられる。絶縁膜１７は例えば、高分子材料の樹脂膜などである。本実施形態の異種金属接合体１０は、その表面が略全体的に一種の（銅の）金属膜１５で覆われているため、絶縁膜１７の被着が良好に行える。特に絶縁膜１７を高分子材料の電着などにより被着する場合、下地の金属が異なると被着膜厚に差異が生じる問題があるが、本実施形態によれば下地金属（金属膜１５）は全体として一種の金属（銅）となるため、絶縁膜１７の均一な被着が可能となる。

金属膜１５は、第一部材１１の外表面の略全体と、異種接合部１６と、異種接合部１６に連続する第二部材１２の少なくとも一部とを連続的且つ一体的に被覆する構成であればよい。したがって例えば図１（Ｄ）に示すように、第二部材１２の一部には、金属膜１５が設けられなくてもよい。第二部材１２と金属膜１５は同種の金属（銅）で一体となるため、同図（Ｄ）の場合も外観視においては、同図（Ａ）に示すように全体的に銅で構成された構造体となる。また、同図（Ｄ）においても、同図（Ｃ）に示すように金属膜１５の表面（一部は第二部材１２の表面）に絶縁膜１７が設けられてもよい。

なお、金属膜１５は、第二部材１２と同種の金属（相対的に貴な金属）であればメッキ膜に限らず、蒸着などにより設ける膜であってもよい。金属膜１５の形成方法は、任意の方法が採用できるが、第一部材１１と第二部材１２を接合した接合体基材１０Ａの表面に設けられる膜である。

＜異種金属接合体の製造方法＞
図１（Ｅ）を参照して、異種金属接合体１０の製造方法について説明する。同図（Ｅ）は、本実施形態の異種金属接合体１０の製造方法の一例を示すフロー図である。異種金属接合体１０の製造方法は、アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材１１と、銅を主成分とする金属からなる第二部材１２とを端面同士の圧接により接合するステップ（ステップＳ０１）と、第一部材１１の略全体と少なくとも第二部材１２の一部を、銅を主成分とする金属膜１５で連続的に被覆するステップ（ステップＳ０３）とを有する。金属膜１５は、例えば、メッキ処理により形成する。金属膜１５をメッキ処理により形成する場合、例えば、電気メッキ法を用いることができる。

また、金属膜１５の形成前に、第一部材１１と第二部材１２の接合体（接合体基材）に対して予め１回または複数回のジンケート処理を行ってもよい。このジンケート処理を行うことにより、第一部材１１の表面は亜鉛で置換される。

ジンケート処理された接合体基材に対し、銅を主成分とする金属膜１５をメッキ処理で形成することにより、第一部材１１の表面の亜鉛は銅で置換され、密着性の良い金属膜１５が形成される。このようにして形成される金属膜１５は、薄い膜厚でありながらピンホールの形成を大幅に抑制できる。金属膜１５の膜厚Ｄは、厚くなるほど異常粒が成長するため膜厚Ｄは３μｍ以下が好ましい。また、数十ｎｍ程度の薄膜になると、部材１１の表面の凹凸に対して十分な被覆ができなくなる。従って、膜厚Ｄは１００ｎｍ〜３μｍの範囲で最適化され、好適には、３００ｎｍ〜２μｍ程度であり、より好適には５００ｎｍ〜１．５μｍ程度である。

また、金属膜１５の形成工程において、接合体基材を治具等に固定する必要がある場合には、例えば、接合体基材に治具等との固定領域を設けるとよい。この場合、金属層１５の形成後には固定領域を除去（切除等）するとよい。また固定領域は例えば、第二部材１２と同種に金属（銅）であり、第二部材１２に連続して設けると好ましい。このようにすることで第一部材１１と接合部１６はその外表面全体の実質的に１００％を占める領域に金属膜１５が形成される。

＜端子付きコイル＞
以下、本実施形態の異種金属接合体１０として、端子付きコイルの場合を例にさらに具体的に説明する。異種金属接合体（端子付きコイル）１０は、第一部材１１であるコイルと第二部材１２である端子を接合した構造体であり、コイル１１はモータのステータに取り付けられ、端子１２はコイル１１の螺旋構造の両端部（引き出し部）に接続するものである。

図２は本実施形態の異種金属接合体（端子付きコイル）１０の一例を説明する概要図であり、金属膜１５の被覆前の構成（接合体基材１０Ａの状態の構成）を示す図である。同図（Ａ）がコイル１１の螺旋軸方向から見た正面図、同図（Ｂ）が同図（Ａ）を図示の左方向から見た側面図、同図（Ｃ）が同図（Ａ）を図示の下方向から見た側面図である。

図２に示すように、本実実施形態の異種金属接合体（端子付きコイル）１０の接合体基材１０Ａは、アルミニウムを主成分とする金属からなるコイル（第一部材）１１と、銅を主成分とする金属からなる端子（第二部材）１２の互いの端面同士を圧接したものである。

具体的に、接合体基材１０Ａは、コイル１１の巻回（螺旋構造）の端部１１Ｅ（以下、コイル端部１１Ｅという。）に端子１２が圧接されている。より詳細には、コイル１１は、一組のコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）を有しており、該コイル端部１１Ｅの少なくとも一方に端子１２が接続されている。本実施形態では一例として、端子付きコイル１０はコイル１１の両方のコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ、同図（Ｃ）参照）のいずれにも端子１２が接続されている構成を例に説明する。また、この例では、端子１２はいずれも同様の構成（形状）とするが、始端部１１ＥＳと終端部１１ＥＥにそれぞれ接続する端子１２が異なる形状であってもよい。また、端子１２は、コイル端部１１Ｅのいずれか（始端部１１ＥＳまたは終端部１１ＥＥ）に接続されるものであってもよい。

本実施形態のコイル１１は、一例としてステータコアのティース部分に取り付けられてステータ（固定子）を構成するものであり、この場合、一つのコイル１１の螺旋構造の周回部分の全てが一つのティース部分に装着可能となるように構成されている。換言すると、コイル１１は、螺旋構造の周回部分の軸が略一致する（周回部分がコイル１１の螺旋軸方向に略重畳する）、所謂、集中巻きのコイルである。また、この例では、コイル１１は、平導体で螺旋構造を形成したいわゆるエッジワイズコイルである。

図３は、接合体基材１０Ａの構成部材を説明する概要図であり、同図（Ａ）が完成状態のコイル１１を螺旋構造の軸方向から見た正面図であり、同図（Ｂ）、同図（Ｃ）がコイル１１を構成する平導体Ｃの一例を示す平面図であり、同図（Ｄ）および同図（Ｅ）は同図（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面を拡大した図である。また、同図（Ｆ）、同図（Ｇ）は、端子１２の一例を示す概要図であり、同図（Ｆ）〜同図（Ｈ）は端子１２の例を示す平面図、同図（Ｉ）は、端子１２の例を示す側面図である。

図３を参照して、コイル１１の構成について更に説明する。図３（Ａ）〜同図（Ｃ）に示すように、コイル１１は、帯状の複数の平導体Ｃをそれらの直線部ＳＴＲにおいて帯長手方向（螺旋進行方向）ＢＬに沿ってつなぎ合わせ、それら平導体Ｃの螺旋進行方向の端面同士を突き合わせて押圧（圧接、例えば、冷間圧接）し、所望の巻き数となるように連続させて螺旋構造体５０としたものである。螺旋構造体５０の１周分の領域（以下、１周分領域ＣＲという）は、巻回の角部が略直角であり、螺旋構造体５０の軸方向から見た正面視（図３（Ａ），図２（Ａ））において外周側および内周側のいずれも（略）矩形状となる。またこのコイル１１を構成する平導体Ｃを、以下の説明ではコイル片Ｃとも称する。

図３（Ｂ）に示すように本実施形態の平導体（コイル片）Ｃは、例えば、帯長手方向ＢＬ（螺旋構造の進行方向）の直線部に交差（直交）する方向（帯短手方向ＢＳ）に切断した場合の切断面（Ｂ−Ｂ線断面）が、同図（Ｄ）に示すように矩形状または同図（Ｅ）に示すように角丸矩形状の導体である。すなわち、コイル片Ｃは、対向する２つの幅広面ＷＳと、対向する２つの幅狭面ＷＴを有し、所定方向に長い帯状部材である。以下の説明では平導体Ｃの一例として帯長手方向に直交する断面が、同図（Ｄ）に示すように（略）矩形状の平導体を例に説明する。またコイル１１の螺旋構造の進行方向（帯長手方向ＢＬ）に延びる直線部ＳＴＲに交差（直交）する方向に切断した場合の切断面（同図（Ｄ），同図（Ｅ）に示す切断面）に平行なコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）の面をコイル１１の端面ＴＳという。

平導体（コイル片）Ｃはそれぞれ、例えば板状のアルミニウム（例えば、厚さ０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度）を所望の形状に打ち抜いて得られたものであり、少なくとも直線部ＳＴＲと、少なくとも１つの方向変換部ＴＮを有する。ここで、方向変換部ＴＮは、帯長手方向ＢＬの延在方向を変化させるように曲折した部位である。方向変換部ＴＮの少なくとも１つ（好適には全て）は、非湾曲（例えば、略直角）形状の角部であることが望ましい。この例では、方向変換部ＴＮは図２（Ａ）にハッチングで示すように、略正方形状領域である。また、本実施形態のコイル片Ｃの端面ＴＳは、コイル片Ｃの方向変換部ＴＮを除いた直線部ＳＴＲに位置するものとする。以下の例では、１つのコイル片Ｃが、同図（Ｃ）に示すように２つの略直角の方向変換部ＴＮ（角部）を有する（略）Ｕ字形状である場合を例示する。しかしコイル片Ｃの形状はこれに限らず、例えば、略Ｌ字状、略Ｃ字状などであってもよい。また、複数のコイル片Ｃは、全てのコイル片Ｃが同じ形状であってもよいし、異なる形状の組合せであってもよい。また、異なる形状のコイル片Ｃを組み合わせる場合、方向変換部ＴＮを有しない直線状（Ｉ字状）のコイル片Ｃが含まれていてもよい。

このような複数の平導体Ｃについて、螺旋進行方向の端面ＴＳ同士を突合せて圧接（例えば、冷間圧接）すると、図２（Ａ），図３（Ａ）に示すように、螺旋構造体５０（１周分領域ＣＲ）の、方向変換部ＴＮを除く直線部ＳＴＲに、圧接によるコイル片接合部１３が形成される。この例では、コイル片接合部１３は同種の金属による接合部である。

なお、図２（Ａ）等では説明の便宜上、コイル片接合部１３を破線で示しているが、冷間圧接では金属の原子結合となるため、同じ金属（Ｃｕ）で構成されたコイル片Ｃ同士を冷間圧接したコイル片接合部１３は、その境界が視認不可に一体的に確実に接合されている。これにより、複数のコイル片Ｃを接着材（固着材、ロウ付けなど）で平面接続したり、溶接などにより接続するような構成と比較して、コイル片接合部１３の安定性を圧倒的に高めることができる。

また、所望の形状（例えば、略直角の方向変換部ＴＮ（角部）を有するＵ字状など）に打ち抜いた複数のコイル片Ｃの繋ぎ合わせで構成できるため、コイル１１の平面視（同図（Ａ））の形状（特に内周側の形状）を略矩形状にすることができるので、例えば、モータのステータに取り付ける場合においてコイル１１の占積率を高めることができる。これにより、当該コイル１１を採用したモータの低抵抗化・高効率化を実現できる。更にアルミニウムで構成されたコイル１１は、例えば銅で構成された同形状のコイルと比較してその重量を１／３に、またコストも１／３に低減することができる。

端子１２は、図３（Ｆ）に示すように、コイル端部１１Ｅに接続する第１端部１２Ａと、外部の構成（例えば、電源などに接続する配線部材、バスバー、他の部品等）と接続する第２端部１２Ｂを有する。

端子１２の形状は、コイル１１の導出側の構成に応じて任意であるが、例えば、同図（Ｆ）に示すように、コイル端部１１Ｅに接続する側の第１端部１２Ａの形状がコイル端部１１Ｅと同等の平導体の形状で、第２端部１２Ｂに他の構成との係合部１２Ｘなどが設けられていても良い。また、同図（Ｇ）に示すように第１端部１２Ａの形状がコイル端部１１Ｅと同等の平導体の形状で、第２端部１２Ｂの端面１２ＢＳの形状が丸線あるいは細い（太い）平導体などの異形状であってもよい。また、図示は省略するが、第１端部１２Ａから第２端部１２Ｂに至るまで、二次元平面内で１または複数の曲折部を含んで構成されていてもよいし、三次元空間内で１または複数の曲折部を含んで構成されてもよく、また曲線部を含んでもよい。

そして、本実施形態では、コイル端部１１Ｅと端子１２の第１端部１２Ａとが、直接突き合わされて接合される。詳細には、図２（Ａ）、同図（Ｃ）に示すようにコイル端部１１Ｅの端面ＴＳと、第１端部１２Ａの端面１２ＡＳ同士を突き合わせて押圧（例えば、冷間圧接）し、接合部１６を形成する。この例では、コイル片接合部１３が同種の金属による接合部であるのに対し、アルミニウムで構成されたコイル１１と銅で構成された端子１２との接合部１６は、異種接合部となる。

このように、本実施形態ではコイル１１と端子１２を冷間圧接により接合するため、両者を連続的且つ滑らかに一体化できる。したがって、溶接や接着あるいはねじ止めなどで両者を接合する場合と比較して接合部１６における抵抗の増加を抑制し、構造の複雑化を回避できる（接合部１６を必要最小限の構成にすることができる）。

また、コイル１１を例えば軽量なアルミニウムで構成した場合であっても、端子１２は導電性の良好な銅で構成することができるため、端子１２と配線部材（バスバーなど）とを溶接で接合することも可能となる。つまり、従来の同種の金属部材を溶接する装置（例えば、銅と銅とを溶接する装置）を利用できるので、異素材の溶接による接合不良を回避し、また異素材を溶接するための別途の（特殊な）装置や工程を採用することなく、容易に接合することができる。また、コイル１１を例えば、銅などで製造する場合と比較して、コストを１／３に、重量も１／３にすることができる上、配線部材の抵抗を低減しつつも十分な接合強度を得ることができる。従って、大電流領域での使用も可能であり、当該コイルをモータなどに採用した場合には、軽量かつ安価でさらに高効率化を図ることができる。

一方で、アルミニウムと銅を直接接触させる構造体（接合体基材１０Ａ）では、いくつかの問題も有している。第一に、両者の接合部（異種接合部）１６においては、異種金属間のイオン化傾向の違いによりガルバニック腐食が発生し、コイル１１としての特性を劣化させる恐れがある。また第二に、ステータに取り付けるコイル１１においては、端子１２やバスバー部分も含め絶縁膜で被覆する場合があるが、この絶縁膜が良好に形成できない問題がある。具体的に、当該絶縁膜は例えば、電着などにより高分子樹脂膜を形成するのであるが、下地となる金属が異なることから、絶縁膜の均一な被着が困難となる。この結果、コイル１１として所望の耐圧が確保できない問題となる。

そこで、本実施形態では、接合体基材１０Ａの少なくとも異種接合部１６を、銅を主成分とする薄い金属膜１５で覆うこととした。

図４は、本実施形態の異種金属接合体（端子付きコイル）１０を示す図であり、同図（Ａ）が外観の平面図、同図（Ｂ）が同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（Ｃ）が同図（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図、同図（Ｄ）が同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。なお、同図（Ｂ）および同図（Ｄ）においては、一部の構成（同図（Ａ）における下層の１周分領域ＣＲ）の記載の記載を省略している。

図４に示すように、異種金属接合体（端子付きコイル）１０は、コイル１１の略全体と、異種接合部１６および異種接合部１６に連続する端子１２の少なくとも一部の外表面が、連続的且つ一体的に、銅の金属膜１５で被覆されている。つまり端子付きコイル１０は、外観視（同図（Ａ））においてはアルミニウムが略視認不可となり、全体が銅により構成された端子付きコイルと同等視される構造体である。一方、同図（Ｂ）に示すように、内部構造としては、アルミニウムにより構成されるコイル１１と銅により構成される端子１２との異種金属の接合体となっている。

ここで「コイル１１の略全体」とは、上述した「第一部材１１の略全体」と同じ意味である。具体的には、コイル１１の機能を実現する実質的な主要部（この場合は、螺旋構造部分）を含み、且つコイル１１の外表面全体の５０％以上、望ましくは外表面全体の７０％以上好適には外表面全体の８０％以上を占める領域をいい、より好適には、（端子１２の端面１２ＡＳと当接する端面ＴＳを除いた）コイル１１の外表面全体の実質的に１００％を占める領域を言う。更に「実質的に１００％」とは、意図的に排除している領域がない趣旨である。ここでは一例として、コイル１１は、端子１２の端面１２ＡＳと当接する端面ＴＳを除き、その外表面全体の実質的に１００％を占める領域が金属膜１５で覆われている。つまりコイル１１部分は同図（Ｃ）に示すように、螺旋進行方向に連続してアルミニウムの基材の表面に銅の金属膜１５が被着された二重構造の螺旋構造体となっている。

金属膜１５は、端子１２側においては、端子１２の略全体に設けられてもよいが、金属膜１５は、第二部材（ここでは端子）１２と同じ金属（Ｃｕ）により構成されるため、異種接合部１６に連続する端子１２の少なくとも一部を覆っていれば、第二部材（端子）１２側における形成領域は任意である。なお、「端子（第二部材）１２の略全体」とは、上述した「第一部材１１の略全体」と同じ意味である。

金属膜１５は、例えば銅メッキ膜であるが、他の方法（例えば、蒸着など）により被着（形成）した膜であってもよい。またその膜厚Ｄが例えば、３μｍ以下であり、詳細には、１００ｎｍ〜３μｍ程度であり、好適には、３００ｎｍ〜２μｍ程度であり、より好適には５００ｎｍ〜１．５μｍ程度である。

例えば、金属膜１５をメッキ処理で形成する場合、事前にジンケート処理を行うことにより、密着性の良好な金属膜１５を形成できる。また、金属膜１５の膜厚が例えば１μｍ以下であっても、ピンホールの形成を抑制できる。

このような構成によれば、アルミニウム（コイル１１）、異種接合部１６および銅（端子１２）の表面が連続してアルミニウムよりも貴な同一金属（銅）で覆われるため、異種接合部１６のガルバニック腐食を防止できる。

同図（Ｄ）は、端子付きコイル１０の表面をさらに絶縁膜１７で覆う場合の構成を示す、同図（Ｂ）に対応する断面図である。このように絶縁膜１７を設ける場合であっても、下地が全面的に同一金属（銅）で構成されることとなるため、良好な状態の絶縁膜１７を形成することができる。

絶縁膜１７の形成方法は任意であるが、例えば、高分子材料の電着などにより形成可能である。この場合、例えば、金属膜１５をメッキ処理で形成することにより、金属膜１５の表面に絶縁膜１７を形成する場合であっても、当該絶縁膜１７の膜厚のバラつきを抑制し、良好な被着を行うことができる。

＜端子付きコイルの製造方法＞
図５を参照して、本実施形態の端子付きコイル１０の製造方法について説明する。図５（Ａ）は、端子付きコイル１０の製造方法の一例を示すフロー図である。同図（Ｂ）〜同図（Ｄ）は、端子付きコイル１０の製造方法の一部を示す平面図である。

端子付きコイル１０の製造方法は、例えば、接合体形成工程と、焼鈍工程と、金属膜形成工程と、成形工程を含む。ここでは一例として、同図（Ａ）に示すように、接合体形成工程（ステップＳ１１）、焼鈍工程（ステップＳ１３）、金属膜形成工程（ステップＳ１５）、絶縁工程（ステップＳ１７）、および成形工程（ステップＳ１９）をこの順で行う場合について説明する。

接合体形成工程（ステップＳ１１）は、アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材（コイル）１１と、銅を主成分とする金属からなる第二部材（端子）１２とを端面同士の圧接により接合し、接合体基材１０Ａを形成するステップを含む。

具体的には、まずコイル１１を形成する。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、連続させると螺旋構造体５０となり得る帯状の複数のコイル片Ｃ（例えば、略Ｕ字状のコイル片Ｃ）を準備し、一のコイル片Ｃの帯長手方向ＢＬの一の端面ＴＳと、他のコイル片Ｃの帯長手方向ＢＬの一の端面ＴＳとを突き合わせて押圧し、所定巻き数分繰り返してコイル１１を形成する（図３（Ａ）参照）。２つのコイル片Ｃは、互いに方向転換部（角部）ＴＮを除く直線部ＳＴＲにて接合される。なお、コイル片Ｃの圧接の後は、コイル片接合部１３にバリが生じるため、（毎回の）圧接後にバリの除去を行う。

コイル１１を形成後、図５（Ｂ）に示すように、コイル１１の始端部１１ＥＳ側と端子片１２Ｃを保持し、始端部１１ＥＳ（端面ＴＳ）と端子片１２Ｃの第１端部１２Ａの端面１２ＡＳ同士を突き合わせる。

ここで、端子片１２Ｃとは、図３（Ｆ），同図（Ｇ）に示すような端子１２としての完成形状の部材に余剰の固定領域１２ＡＤを備えたものである。固定領域１２ＡＤは、後に、金属膜１５を形成する際に治具などに接合体基材１０Ａを固定する（保持させる）ための領域である。固定領域１２ＡＤの形状やサイズは任意であり、当該治具などに応じて適宜選択される。

そして、白抜き矢印で示すようにコイル１１と端子片１２Ｃを互いに押圧し、両者の距離を所定量短縮させながら圧接(冷間圧接)する。これにより、アルミニウムのコイル１１と、銅の端子１２による異種接合部１６が形成される（図５（Ｃ））。異種接合部１６も、（コイル11および端子１２の）方向転換部（角部）ＴＮを除く直線部ＳＴＲに形成される。

また、異種接合部１６においても圧接によるバリ（不図示）が生じているため、バリの除去を行う。また、この例ではコイル１１の終端部１１ＥＥ側も同様に、端子片１２Ｃを圧接し、異種接合部１６を形成する。このようにして接合体基材１０Ａが形成される。

なお、この例では、必要なターン数の螺旋構造体５０（コイル１１）を形成（完成）後に、その端部１１Ｅを端子片１２Ｃと接続する場合を示したが、螺旋構造体５０の形成途中に端子片１２Ｃと接続してもよい。例えば、最初のコイル片Ｃにまず端子片１２Ｃを圧接し、その後、当該最初のコイル片Ｃと次のコイル片Ｃを圧接し、コイル片Ｃを継ぎ足して螺旋構造体５０を形成し、最後のコイル片Ｃに端子片１２Ｃを接続して接合体基材１０Ａを形成してもよい。

次に、焼鈍工程（ステップＳ１３）を行う。金属材料（例えば銅板）からなるコイル１１は、コイル片Ｃの曲げ工程や、圧接工程などの加工硬化により内部の歪や残留応力が生じている。そこでこれらの歪や残留応力を取り除き、組織を軟化し加工性を向上させるために焼鈍（焼きなまし、アニーリング）を行う。一例として、熱処理炉（連続焼鈍炉）に複数のコイル１１を投入し、無酸素雰囲気で（必要に応じて不活性ガスを導入して）適切な温度（例えば、再結晶温度以上）に加熱、所定時間保持し、炉中で徐冷する。焼鈍によりコイル１１を構成する金属材料は内部応力のない組織となり、軟化する。また焼鈍によってコイル１１は塑性変形し易い状態になる。あるいは、焼鈍によってコイル１１の塑性係数を制御する（コイル１１の弾性限界を低くする）ともいえる。焼鈍後は、コイル１１（の金属材料）は軟化するが、コイル１１に対して外力を加えていない場合、その形状は維持される。そして、コイル１１を１の螺旋の軸方向に伸長または縮小して１周分領域ＣＲ同士の間に所定の隙間を確保する。この隙間は、後の工程において金属膜１５の形成が良好に行える程度に十分に確保する。

その後、金属膜形成工程（ステップＳ１５）を行う。この工程で、第一部材（螺旋構造体、コイル）１１の略全体と少なくとも第二部材（端子）１２の一部を、銅を主成分とする金属膜１５で連続的に被覆するステップを含む。ここでは一例として、メッキ処理により金属膜（銅メッキ膜）１５を形成する場合について説明する。

まず、必要に応じて、治具など（不図示）に端子片１２Ｃの固定領域１２ＡＤを固定する。そして、接合体基材１０Ａに１回または複数回のジンケート処理を行う。

その後、メッキ処理（例えば、電気メッキ法）により、固定領域１２ＡＤの一部を除き、接合体基材１０Ａの外表面全体を金属膜（銅メッキ膜）１５で被覆する。金属膜形成工程に先立ち、コイル１１の１周分領域ＣＲ間は所定の隙間（間隔）が確保されている。したがって、螺旋構造の周回途中の領域においても十分にメッキ処理を行うことができる。

これにより、接合体基材１０Ａは、固定領域１２ＡＤを除く全体の外表面（実質的に１００％の領域）に銅メッキ膜（金属膜）１５が形成される。より詳細に、金属膜１５は、コイル１１の外表面の実質的に１００％の領域、異種接合部１６の外表面およびこれに連続する端子１２の少なくとも一部の外表面を連続的且つ一体的に覆うように形成される。

なお、金属膜１５の形成方法は、蒸着など、他の方法により形成するものであってもよい。このように、金属膜１５の形成方法は任意の方法が採用できるが、金属膜１５は、コイル（第一部材）１１と端子（第二部材）１２を接合した後に、すなわち接合体基材１０Ａを形成した後に、その表面に形成される。

その後、図５（Ｄ）に示すように両端子片１２Ｃの固定領域１２ＡＤ部分を例えば切断、打ち抜き、切除などにより除去し、所望の（完成形状として予定される）端子１２の形状（図３（Ｆ），同図（Ｇ）参照）に加工する。このようにして、図４（Ａ）〜同図（Ｃ）に示す端子付きコイル１０が形成される。

なお、固定領域１２ＡＤの一部を治具等に固定すると、その部分については金属膜１５が形成されない。しかしながら端子１２と金属膜１５は同種の金属であるので、端子１２の一部に金属膜１５が形成されない領域が存在しても構造的には一体の構造体となり問題はない。一方、異種接合部１６とコイル（アルミニウム）１１は外表面の実質的に１００％の領域、および端子１２の少なくとも一部は金属膜１５で一体的に覆われる。

絶縁工程（ステップＳ１７）は必要に応じて行う。この工程では、端子付きコイル１０の全体に絶縁膜１７を形成する。絶縁膜１７は例えば樹脂材料（高分子化合物）を含む溶液中に異種金属接合体１０を浸漬し電着などにより形成する。樹脂材料は、コイル１１の各１周分領域ＣＲ間の隙間にも入り込み、螺旋進行方向に沿って一端側から他端側まで、コイル片Ｃを連続させた導体の周囲が連続して樹脂材料で覆われる。これにより、コイル１１において重畳する複数の１周分領域ＣＲは互いに絶縁される（図４（Ｄ）参照）。

なお、絶縁膜１７を形成する場合、両端子片１２Ｃの固定領域１２ＡＤ部分を除去せずに（図５（Ｃ）に示す状態で）絶縁膜１７を形成し、その後に図５（Ｄ）に示すように固定領域１２ＡＤを除去してもよい。

また、絶縁膜１７の形成に際し、予め端子１２（または端子片１２Ｃ）の少なくとも一部（所定領域）にマスクなどを施し、当該一部には絶縁膜１７が被着されないようにしてもよいし、端子付きコイル１０の全体を絶縁膜１７で被着したのち、端子１２の所定領域の絶縁膜１７を除去するようにしてもよい。

端子付きコイル１０は、図４（Ｂ），同図（Ｃ）に示すようにアルミニウム（コイル１１）と、銅（端子１２）の異種金属接合体であるが、その表面が全体的に銅の金属膜（例えば、銅メッキ膜）１５で被覆されている。したがって、絶縁膜１７の下地は全体として同一金属（銅）部材となるため、絶縁膜１７を良好に被着させることができる。

特に、高分子化合物の電着により絶縁膜１７を形成する場合、下地の金属の影響を受けやすい。つまり下地金属がアルミニウムと銅など異種金属の接合体の場合、金属の違いが絶縁膜１７の膜厚に与える影響が大きくなる。本実施形態では、内部構造が異種金属接合体１０であってもその表面に一体的に形成した一種の金属（銅）による金属膜１５を下地にできるので、絶縁膜１７の膜厚を均一に形成できる。なお、絶縁膜１７は、樹脂材料の塗布、吹き付けなどにより形成してもよい。

成形工程（ステップＳ１９）では、端子付きコイル１０の形状を整えるように成形する。成形工程では例えば、各１周分領域ＣＲの周回の中心がコイル１１の螺旋の軸中心ＳＣに一致するよう変形（弾性変形および／または塑性変形）してアライメント調整を行う。また、螺旋の軸方向に変形（弾性変形および／または塑性変形）し、１周分領域ＣＲ間の隙間を適宜調整する。さらに、例えばステータコアに取り付けるコイル１１の場合には、装着するステータコアの形状に合わせて、必要に応じて、コイル１１の全体形状を成形してもよい。このようにして、端子付きコイル１０が完成する。

以上の端子付きコイル１０の製造方法は一例である。例えば、焼鈍工程の前および／または後に、適宜、異種金属接合体１０の形状を整える中間成形工程を行ってもよい。また、絶縁工程を行う場合、絶縁工程と成形工程を同時に、あるいは成形工程の後に絶縁工程を行うものであってもよい。また、絶縁工程は、複数の１周分領域ＣＲを互いに絶縁する処理を行えばよく、絶縁樹脂による被膜に限らず、例えば、射出成形（インジェクションモールド）などの樹脂の加工方法により各１周分領域ＣＲの周囲に絶縁樹脂層を形成することにより絶縁するものであってもよい。この場合、射出成形によりコイル１１の形状は固定されるため、絶縁工程は成形工程の後、または成形工程と同時に行う。

＜他の実施形態＞
図６を参照して、異種金属接合体１０の他の実施形態について説明する。同図（Ａ）は異種金属接合体１０の他の例を示す、図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面に相当する断面図であり、図６（Ｂ）は異種金属接合体１０の製造方法の一例を示すフロー図である。

同図（Ａ）に示すように、異種金属接合体１０は、第一の金属（例えば、アルミニウム）を主成分とする第一部材１１と、第二の金属（例えば、銅）を主成分とする第二部材１２の接合体であって、金属膜１５は少なくとも両者の接合部（異種接合部）１６を覆って設けられ、第一部材１１の一部が露出する構成であってもよい。この場合の金属膜１５は第二部材１２と同種の第二の金属を主成分とするメッキ膜（銅メッキ膜）である。この金属膜１５を少なくとも異種接合部１６を覆って設けることにより、異種金属接合によるガルバニック腐食を防止できる。つまり、特に、絶縁膜１７を設けなくてよい場合には、第一部材１１の一部（例えば第一部材１１の全体の５０％超）が露出する構成であってもよい。

また、この異種金属接合体１０の製造方法は、第一の金属を主成分とする第一部材１１と、第二の金属を主成分とする金属からなる第二部材１２との端面同士を圧接し、異種接合部１６を形成するステップ（ステップＳ２１）と、メッキ処理を行い、第二の金属を主成分とする金属膜１５により少なくとも第一部材１１と第二部材１２の異種接合部１６を被覆するステップ（ステップＳ２３）と、を有する。メッキ処理は任意の方法が採用できる。

金属膜１５は、第一部材１１と第二部材１２を接合した後、すなわち接合体基材１０Ａを形成した後に、その表面に形成される。また、金属膜１５の形成前に、異種金属接合体１０に対して予め１回または複数回のジンケート処理を行ってもよい。

なお、上述した端子付きコイル１０の構成および製造方法に、図６に示す構成及び製法を適用してもよい。

以上、本実施形態のコイル１１は複数のコイル片Ｃを圧接して螺旋構造を形成したエッジワイズコイルを例に説明したが、これに限らず、長手方向に交差（直交）する断面形状が略円形の丸線状のコイル片（導体）Ｃを複数準備し、これらの帯長手方向両端の端面同士を圧接して螺旋構造を形成したコイル１１であってもよい。また、連続する長尺の（１本の）平導体や丸線導体を所望の巻き数で巻回して（巻きつけて）なるコイル１１であってもよいし、一部は複数の平導体（丸線導体）の端面同士を突き合わせ圧接して構成され、一部は巻回してなるコイル１１であってもよい。また、コイル１１は、集中巻きのコイルに限らず、分布巻きのコイルであってもよい。

また、方向変換部ＴＮは、平面視において略正方形状に限らず、所定の曲率の湾曲形状であってもよい。

また、上記の実施形態では、異種金属接合体１０が端子付きコイル１０である場合を例示したが、これに限らず、第一部材１１は、コイル、端子、バスバー(配線)などのうちいずれかであればよい。また第二部材１２は、コイル、端子、バスバー(配線)などのうちいずれかであればよい。例えば、第一部材１１がコイルで第二部材がバスバーであってもよいし、第一部材１１が端子で、第二部材１２がバスバーなどであってもよい。

また、上記の例では、第一部材１１がアルミニウムで、第二部材１２が銅である場合を説明したが、第一部材１１および第二部材１２を構成する金属（金属部材）は、一方が他方に対して相対的に貴な金属であって圧接可能な金属であり、金属膜１５が一方の金属（例えば、相対的に貴な金属）と同種の金属であればよい。具体的に、第一部材１１および第二部材１２は、一方が他方に対して相対的に貴な金属であることを前提としてそれぞれ、非鉄金属系材料、具体的には、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅ニッケル合金、真鍮、亜鉛、銀、銀合金、ニッケル、金、その他合金等の金属部材であってもよく、錫メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキを含む部材から選択されるものであってもよい。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ 異種金属接合体、端子付きコイル
１０Ａ 接合体基材
１１ 第一部材、コイル
１１Ｅ コイル端部
１１ＥＥ 終端部
１１ＥＳ 始端部
１２ 第二部材、端子
１２ＡＤ 固定領域
１２ＡＳ 端面
１２ＢＳ 端面
１２Ｘ 係合部
１２Ｃ 端子片
１３ コイル片接合部
１５ 金属膜
１６ 接合部（異種接合部）
１７ 絶縁膜
５０ 螺旋構造体

Claims (9)

1. アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材と、
   銅を主成分とする金属からなる第二部材と、
   前記第一部材と前記第二部材の端面同士を圧接してなる接合部と、
   前記第一部材の外表面全体の実質的に１００％を占める領域と少なくとも前記第二部材の一部とを連続的に被覆する金属膜とを有し、
   前記金属膜は、銅を主成分とする金属からなる膜である、
   ことを特徴とする異種金属接合体。
2. 前記金属膜の厚みは、３μｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の異種金属接合体。
3. 前記第一部材と前記第二部材の一方は導電部品であり、他方は該導電部品の端子、配線または電極である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異種金属接合体。
4. 前記第一部材と前記第二部材はそれぞれ、コイル、端子、バスバーのうちのいずれかである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の異種金属接合体。
5. 前記金属膜の上に樹脂膜を設ける、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の異種金属接合体。
6. アルミニウムを主成分とする金属からなる第一部材と、銅を主成分とする金属からなる第二部材とを端面同士の圧接により接合するステップと、
   前記第一部材の外表面全体の実質的に１００％を占める領域と少なくとも前記第二部材の一部を、銅を主成分とする金属膜で連続的に被覆するステップとを有する、
   ことを特徴とする異種金属接合体の製造方法。
7. 前記金属膜はメッキ処理により形成する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の異種金属接合体の製造方法。
8. 前記金属膜の形成前に、ジンケート処理を行う、
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の異種金属接合体の製造方法。
9. 前記金属膜の上に樹脂膜を形成する、
   ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の異種金属接合体の製造方法。

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