JP2022527636A - 熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤ - Google Patents

熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤ Download PDF

Info

Publication number
JP2022527636A
JP2022527636A JP2021560307A JP2021560307A JP2022527636A JP 2022527636 A JP2022527636 A JP 2022527636A JP 2021560307 A JP2021560307 A JP 2021560307A JP 2021560307 A JP2021560307 A JP 2021560307A JP 2022527636 A JP2022527636 A JP 2022527636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blend
insulator
magnet wire
polymer material
providing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021560307A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020205428A5 (ja
Inventor
マツァール サイード モハマド
イー リーチ マシュー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Essex Group Inc
Original Assignee
Essex Group Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Essex Group Inc filed Critical Essex Group Inc
Publication of JP2022527636A publication Critical patent/JP2022527636A/ja
Publication of JPWO2020205428A5 publication Critical patent/JPWO2020205428A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/301Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in group H01B3/302
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/06Polysulfones; Polyethersulfones
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/14Insulating conductors or cables by extrusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306Polyimides or polyesterimides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/307Other macromolecular compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/427Polyethers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • H01B7/0275Disposition of insulation comprising one or more extruded layers of insulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00Coils
    • H01F5/06Insulation of windings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2650/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2650/28Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type
    • C08G2650/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group
    • C08G2650/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group containing ketone groups, e.g. polyarylethylketones, PEEK or PEK

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

2つ以上の異なるポリマー材料のブレンドから形成される押出絶縁体を含むマグネットワイヤが記載されている。マグネットワイヤは、導体と、導体の周りに形成される絶縁体と、を含むことができる。絶縁体は、第1のポリマー材料と、第1のポリマー材料とは異なる第2のポリマー材料と、のブレンドから形成される押出絶縁体の少なくとも1つの層を含むことができる。第1のポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド又はポリベンゾイミダゾールのうち1つを含むことができる。第2のポリマー材料は、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート又はポリエステルのうち1つを含むことができる。【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国仮特許出願(出願番号第62/826,605号、出願日2019年3月29日、発明の名称「熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤ(Magnet Wire with Thermoplastic Insulation)」)の優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示の実施形態は、一般に、マグネットワイヤに関し、より詳細には、熱可塑性材料のブレンドから形成される押出絶縁体を含むマグネットワイヤに関する。
巻線又は磁気巻線とも呼ばれるマグネットワイヤは、インバータ駆動モータ、モータスタータ発電機、変圧器等のような多種多様な電気機械及び装置で利用されている。典型的には、マグネットワイヤは、銅、アルミニウム又は合金導体等の金属導体に電気的な絶縁を施すことによって構成される。絶縁体は電磁的な一体性があり、マグネットワイヤの短絡を防止する。従来の絶縁体は、ポリマーエナメルフィルムを何層にも重ねて炉で焼き付けたものが多かった。誘電強度及び部分放電性能を向上させて電気性能基準を満足させるためには、典型的には、層数を増やしてエナメルを厚くする必要がある。しかし、焼成炉を連続して通過するたびにエナメルと導体との間の接着力が低下し、エナメルの厚さを一定以上に構築することは困難である。さらに、エナメル層が増えると、溶媒ブリスタ若しくはビーディングが発生し、及び/又は柔軟性が低下する場合がある。
近年、押出熱可塑性材料からマグネットワイヤ絶縁体を形成する試みがなされている。熱可塑性絶縁体は、裸の導体又はエナメル絶縁体を有する導体上に押し出される。例えば特許文献1には、ポリフェニレンスルフィド(「PPS」)樹脂をエナメル層の上に押し出したマグネットワイヤが記載されている。別の例として、特許文献2には、ポリエーテルエーテルケトン(「PEEK」)をエナメル層の上に押し出したマグネットワイヤが記載されている。同様に、特許文献3には、PEEK又はポリアリールエーテルケトンのいずれかをエナメル層の上に押し出したマグネットワイヤが記載されている。熱可塑性絶縁体を使用することで、部分放電開始電圧(「PDIV」)、絶縁破壊強度、及びマグネットワイヤ絶縁システムの他の電気特性を増大させることができる。
しかし、比較的高性能の熱可塑性樹脂を利用するときには、層間接着を適切に行うために、熱可塑性絶縁体と下部エナメル層との間に接着層が必要となることが多い。さらに、これらの高性能樹脂は高価であり、エナメルのみを利用する従来の絶縁体と比較してマグネットワイヤのコストが上昇する。また、従来の熱可塑性樹脂よりも絶縁性能を高めることができる。それゆえ、改良された絶縁マグネットワイヤ、より詳細には、2つ以上の樹脂又は材料の様々なブレンドから形成される熱可塑性絶縁体を含む改良されたマグネットワイヤの機会が存在する。また、従来のマグネットワイヤと比較して、改良された絶縁破壊、PDIV、カットスルー、熱劣化、同心性及び/又は物理的特性を提供する、ブレンドした熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤの機会が存在する。
米国特許第8,586,869号明細書 米国特許第9,224,523号明細書 米国特許第9,324,476号明細書
図1は、本開示の例示的な一実施形態による、少なくとも1つの押出絶縁層を含む例示的なマグネットワイヤの斜視図である。 図2A-2Dは、本開示の例示的な実施形態による、少なくとも1つの押出絶縁層を含む例示的なマグネットワイヤ構造の断面図である。 図3は、本開示の例示的な実施形態による、マグネットワイヤ上に押出絶縁体を形成するために利用することができる例示的なシステムの概略図である。 図4は、本開示の例示的な実施形態による、少なくとも1つの押出絶縁層を含むマグネットワイヤを形成する例示的な方法を示すフローチャートである。
添付の図を参照して詳細な説明を記載する。図において、符号の左端の桁は、符号が最初に現れる図を同定する。異なる図で同じ符号を使用している場合は、類似又は同一の事項を示す。しかし、様々な実施形態において、図に例示するもの以外の要素及び/又は構成要素を利用することができる。さらに、図面は、本明細書に記載する例示的な実施形態を例示するために提供されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
本開示の様々な実施形態は、2つ以上の材料のブレンド又は混合物から形成される熱可塑性絶縁体を含むマグネットワイヤを対象とする。言い換えれば、熱可塑性絶縁層は、少なくとも第1のポリマー材料と、第1のポリマー材料とは異なる第2のポリマー材料と、を含むことができる。特定の実施形態では、導体の周りに熱可塑性絶縁体を直接形成することができる。他の実施形態では、導体の周りに1つ以上のベース絶縁層を形成することができ、ベース絶縁層の周りに熱可塑性絶縁体を形成することができる。例えば、導体の周りにポリマーエナメル絶縁体の1つ以上の層を形成することができ、エナメルの周りに熱可塑性絶縁体を形成することができる。
本開示の他の実施形態は、2つ以上の材料のブレンドから形成される熱可塑性絶縁体を含むマグネットワイヤを形成する方法を対象とする。導体と、2つ以上の異なるポリマー材料のブレンドと、を提供することができる。導体の周りにブレンドを押し出すことによって、マグネットワイヤ絶縁システムの少なくとも1つの層を形成することができる。特定の実施形態では、導体の周りにブレンドを直接押し出すことができる。他の実施形態では、ポリマーエナメルの1つ以上の層等、1つ以上のベース絶縁層の周りにブレンドを押し出すことができる。
様々な実施形態において所望されるように、多種多様な適切な材料及び/又は材料の組み合わせをポリマーブレンドに組み込むことができる。ブレンドに含めることができる適切な材料の例としては、ポリエーテルエーテルケトン(「PEEK」)、ポリエーテルケトンケトン(「PEKK」)、ポリアリールエーテルケトン(「PAEK」)、ポリエーテルイミド(「PEI」)、ポリフェニルスルホン(「PPSU」)、ポリエーテルスルフィド(「PESU」)、ポリフェニレンスルフィド(「PPS」)、ポリベンゾイミダゾール(「PBI」)、ポリカーボネート、1つ以上のポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート(「PET」)等)、1つ以上のコポリエステル、ポリアミド及び/又は熱可塑性ポリイミド(「TPI」)が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、2つ以上のポリマー材料を任意の適切なブレンド速度又は比率で一緒にブレンド又は混合することができる。例えば、各ポリマー材料は、ポリマーブレンドの約1.0重量%~約99.0重量%を構成することができる。特定の実施形態では、各ポリマー材料は、ブレンドの5.0重量%~95.0重量%を構成することができる。他の実施形態では、各ポリマー材料は、ブレンドの10.0重量%~90.0重量%を構成することができる。ポリマー材料及びブレンドに組み込まれる材料の相対量は、材料のコスト、加工特性、所望の絶縁破壊、所望の部分放電開始電圧(「PDIV」)、所望のカットスルー、所望の熱劣化特性、所望の温度定格等を含むがこれらに限定されない多種多様な適切な要因に基づいて選択することができる。利用可能ないくつかの例示的なブレンドを本明細書においてより詳細に説明する。
様々な実施形態において所望されるように、1つ以上の添加剤をポリマーブレンドに組み込むことができる。例えば、特定の実施形態では、ポリマーブレンドの安定性を高めるために、1つ以上の相溶化剤をポリマーブレンドに添加することができる。他の実施形態では、いかなる相溶化剤も使用せずに安定したポリマーブレンドを形成することができる。別の例として、1つ以上の適切な充填材料をブレンドに添加することができる。適切な充填材料の例としては、金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド、金属酸化物、及び/若しくはアルミニウム、スズ、ホウ素、ゲルマニウム、ガリウム、鉛、ケイ素、チタン、クロム、亜鉛、イットリウム、バナジウム、ジルコニウム、ニッケル等の適切な材料の水和酸化物等の無機材料、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、その他の導電性粒子等の適切な有機材料、並びに/又は材料の任意の適切な組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、充填材料は、耐コロナ性及び/又は1つ以上の熱特性(例えば、耐温度性、耐カットスルー性、熱衝撃性等)を向上させることができる。充填材料の粒子は、任意の適切な寸法を有することができ、充填材料とポリマー材料の任意の適切なブレンド比を利用することができる。
ポリマーブレンドから押出絶縁体を形成することにより、PEEK等の特定の高性能熱可塑性ポリマーを利用する従来のマグネットワイヤと比較して、マグネットワイヤのコストを低減することができる。例えば、ポリマーブレンドは、PEEKと同様の性能(例えば、PDIV、絶縁破壊、温度定格等)を提供する一方で、全体的な材料コストはより低い。特定のポリマーブレンドは、PEEK等の従来の熱可塑性ポリマーと比較して、電気的性能(例えば、絶縁破壊、PDIV等)、温度性能及び/又は機械的性能を改善することができる。さらに、ポリマーブレンドを使用することで、押出熱可塑性絶縁体と下部層との間の接着剤又は促進剤の必要性を低減又は排除することができる。特定の場合には、ポリマーブレンドの加工時間をより速くすることができる。
ここで本開示の実施形態を、本開示の特定の実施形態を示す添付の図面を参照して以下により十分に説明する。しかし、本発明は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載する実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。同じ符号は全体を通して同じ要素を指す。
図1を参照すると、本開示の一実施形態による、押出絶縁体を含む例示的なマグネットワイヤ100の斜視図が示されている。マグネットワイヤ100は、中心導体105と、中心導体105の周りに形成される任意のベース絶縁体110と、導体105及び任意のベース絶縁体110の周りに形成される押出絶縁体115と、を含むことができる。所望に応じ、ベース絶縁体110は、図1に示す3つの副層120A-Cのような任意の数の副層を含むことができる。
図2A~図2Dは、本開示の例示的な実施形態による、少なくとも1つの押出絶縁層を含む例示的なマグネットワイヤ構造200、220、250、270の断面図である。図2Aは、導体205の周りに押出絶縁体210が形成されている丸形又は円形の断面形状を有する例示的なマグネットワイヤ200を示す。図2Bは、丸形の断面形状を有する別の例示的なマグネットワイヤ220を示す。ただし、図2Bのマグネットワイヤ220は、導体225と、導体225の周りに形成されるベース絶縁体230と、ベース絶縁体230の周りに形成される押出絶縁体235と、を含む。図2Cは、導体255の周りに押出絶縁体260が形成されている長方形の断面形状を有する例示的なマグネットワイヤ250を示す。図2Dは、長方形の断面形状を有する別の例示的なマグネットワイヤ270を示す。ただし、図2Dのマグネットワイヤ270は、図1のマグネットワイヤ100と同様に、導体275と、導体275の周りに形成されるベース絶縁体280と、ベース絶縁体280の周りに形成される押出絶縁体285と、を含む。
図1のマグネットワイヤ100の層又は構成要素の各々について、ここでより詳細に説明する。図2A~図2Dの例示的なマグネットワイヤ200、220、250、270は、図1を参照して説明したものと同様の層又は構成要素を含むことができる。実際、様々な実施形態において所望されるように、マグネットワイヤは、絶縁体がポリマー材料のブレンドから形成される押出絶縁層を含むことを条件として、多種多様な適切な断面形状及び絶縁構成で形成することができる。図1~図2Dに示す例示的な構造は、非限定的な例としてのみ提供される。
最初に導体105に目を向けると、導体105は、多種多様な適切な材料及び/又は材料の組合せから形成することができる。例えば、導体105は、銅、アルミニウム、軟銅、無酸素銅、銀メッキ銅、ニッケルメッキ銅、銅クラッドアルミニウム(「CCA」)、銀、金、導電合金、バイメタル、カーボンナノチューブ、又は任意の他の適切な導電性材料から形成することができる。さらに、導体105は、任意の適切な寸法及び/又は断面形状で形成することができる。図示のように、導体105は、長方形の断面形状を有することができる。図2A及び図2Bに示すような他の実施形態では、導体105は、円形又は丸形の断面形状を有することができる。さらに他の実施形態では、導体は、正方形の形状、楕円形若しくは卵形の形状、又は任意の他の適切な断面形状で形成することができる。さらに、図示の長方形形状のような特定の断面形状に対して所望されるように、導体は、丸みを帯びた、鋭い、滑らかな、湾曲した、角度のついた、切り落とされた、又は他の形に形成された角部を有することができる。
また、導体105は、任意の適切なゲージ、直径、高さ、幅、断面積等のような任意の適切な寸法で形成することができる。1つの非限定的な実施例として、長方形導体105の長辺を約0.020インチ(508μm)から約0.750インチ(19050μm)の間とすることができ、短辺を約0.020インチ(508μm)から約0.400インチ(10160μm)の間とすることができる。例示的な正方形導体の辺を、約0.020インチ(508μm)から約0.500インチ(12700μm)の間とすることができる。例示的な丸形導体の直径を、約0.010インチ(254μm)から約0.500インチ(12700μm)の間とすることができる。所望に応じて、他の適切な寸法を利用することができる。
多種多様な適切な方法及び/又は技術を利用して、導体105を形成、製造又は他の方法で提供することができる。特定の実施形態では、投入材料の大きさを所望の寸法に縮小するために、1つ以上の金型(dies)で投入材料(例えばより大きな導体等)を引き出すことによって導体105を形成することができる。所望に応じて、1つ以上の平坦化装置及び/又はローラーを使用して、任意の金型を通して投入材料を引き出す前及び/又は後に投入材料の断面形状を修正することができる。特定の実施形態では、絶縁システムの一部又は全部の適用と並行して導体105を形成することができる。言い換えれば、導体形成と絶縁材料の塗布とを並行して行うことができる。他の実施形態では、所望の寸法を有する導体105を予め形成するか、又は外部ソースから得ることができる。次いで、導体105上に絶縁材料を塗布するか、又は他の方法で形成することができる。
特定の実施形態では、押出絶縁体115を塗布する前に、導体105上にベース絶縁体110を形成することができる。言い換えれば、ベース絶縁体110を第1の絶縁体として形成することができ、押出絶縁体115をベース絶縁体110の上の第2の絶縁体として形成することができる。多種多様な適切な材料を利用して、所望に応じてベース絶縁体110を形成することができる。例えばベース絶縁体110は、ポリマーエナメルの1つ以上の層、1つ以上の半導電層、及び/又は1つ以上のテープ若しくはラップ層を含むことができる。特定の実施形態では、ベース絶縁体110を導体105上に、例えば導体105の外周の周りに直接形成することができる。さらに、所望に応じて、ベース絶縁体110は、絶縁材料の単層又は副層120A-Cのような絶縁材料の複数の層を含むことができる。
ベース絶縁体110が複数の副層で形成される場合、任意の数の副層を利用することができる。特定の実施形態では、副層を同じ物質又は材料から形成することができる。例えば、副層を複数のエナメル層として形成することができ、各エナメル層を同じポリマー材料から形成することができる。他の実施形態では、副層のうち少なくとも2つを異なる材料から形成することができる。例えば、異なるエナメル層を異なるポリマー材料から形成することができる。別の例として、1つ以上の副層をエナメルから形成することができ、一方で別の副層を適切なテープ又はラップから形成することができる。
特定の実施形態では、ベース絶縁体110は、エナメルの1つ以上の層を含むことができる。エナメル層は、典型的にはポリマーワニスを導体105に塗布し、次いで導体105を適切なエナメルオーブン又は炉内で焼成することによって形成される。ポリマーワニスは、典型的には1つ以上の溶媒に懸濁した熱硬化性ポリマー固体材料を含む。ワニスの塗布後、焼成又は硬化により溶媒が除去され、それによって固体ポリマーエナメル層が残る。所望に応じて、エナメルの多層を導体105に塗布することができる。例えばエナメルの第1の層を塗布し、導体105をエナメルオーブン又は他の適切な硬化装置に通過させることができる。次いでエナメルの第2の層を塗布し、導体105を硬化装置(又は別個の硬化装置)に別の経路で通過させることができる。この工程は、所望の数のエナメルコートが塗布されるまで、及び/又は所望のエナメル厚さ若しくは構築物を達成するまで繰り返すことができる。所望に応じて、エナメルオーブンは、ワイヤ100がオーブンを複数回通過するのを容易にするように構成することができる。エナメルオーブンに加えて又はエナメルオーブンの代わりに利用できる他の硬化装置としては、赤外線システム、紫外線システム及び/又は電子ビームシステムが挙げられるが、これらに限定されない。
様々な実施形態において、任意の数のエナメル層を形成することができる。さらに、エナメルの各層及び/又は全エナメル構築物は、約0.0002、0.0005、0.007、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.015、0.017若しくは0.020インチの厚さ、上記値のうち任意の2つの値の間の範囲に含まれる厚さ、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲に含まれる厚さ等、任意の所望の厚さとすることができる。
多種多様な異なるタイプのポリマー材料を利用して、所望に応じてエナメル層を形成することができる。適切な材料の例としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、アミドイミド、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリスルフィド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリケトン等が挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、ベース絶縁体110は、ポリイミド(「PI」)及び/又はポリアミドイミド(「PAI」)エナメルを含むことができる。例えば、PIの1つ以上の層をベース絶縁体110として形成することができ、PAIの1つ以上の層をベース絶縁体110として形成することができ、又はPI及びPAI層の組み合わせをベース絶縁体110として形成することができる。
所望に応じて、1つ以上の適切な充填材料をエナメル層に組み込むことができる。適切な充填材料の例としては、金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド、金属酸化物、及び/若しくはアルミニウム、スズ、ホウ素、ゲルマニウム、ガリウム、鉛、ケイ素、チタン、クロム、亜鉛、イットリウム、バナジウム、ジルコニウム、ニッケル等の適切な材料の水和酸化物等の無機材料、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、その他の導電性粒子等の適切な有機材料、並びに/又は材料の任意の適切な組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、充填材料は、エナメル層の耐コロナ性及び/又は1つ以上の熱特性(例えば、耐温度性、耐カットスルー性、熱衝撃性等)を向上させることができる。充填材料の粒子は、任意の適切な直径等の任意の適切な寸法を有することができる。さらに、エナメル層の充填材料とポリマー材料の任意の適切なブレンド又は混合比率を利用することができる。
所望に応じて、エナメルに加えて又はエナメルの代わりに他のタイプのベース絶縁体110を利用することができる。特定の実施形態では、ベース絶縁体110は、導体105及び/又は任意の下部層の周りに巻き付けられるポリマーテープ等の、1つ以上の適切なラップ又はテープを含むことができる。他の実施形態では、ベース絶縁体110は、押出材料の1つ以上の層を含むことができる。例えば、ベース絶縁体110は、2つ以上のポリマー材料のブレンドから形成されていない押出材料の1つ以上の層を含むことができる。次いで、下部押出層の上にポリマーブレンドから押出絶縁体115を形成することができる。別の例として、ベース絶縁体110は、2つ以上の材料を含有する第1のポリマーブレンドから形成される1つ以上の層を含むことができる。次いで、第1のブレンドの材料とは異なる2つ以上の材料を含有する第2のポリマーブレンドから押出絶縁体115を形成することができる。ベース押出絶縁体を形成するために利用される材料は、押出絶縁体115について後述するものと同様であり得る。さらに、ブレンドを使用してベース絶縁体を形成する場合、ブレンドは押出絶縁体115について論じたのと同様の方法で形成することができる。
さらに他の実施形態では、ベース絶縁体110は、材料の1つ以上の半導電層を含むことができる。半導電層の導電率は、導体105と絶縁体との間とすることができる。多種多様な適切な材料及び/又は材料の組み合わせから半導電層を形成することができる。例えば1つ以上の適切な半導電性エナメル、押出半導電性材料、半導電性テープ及び/又は半導電性ラップを利用することができる。特定の実施形態では、1つ以上の適切な充填材料と1つ以上の基材とを組み合わせる材料から半導電層を形成することができる。例えば、半導電性及び/又は導電性充填材料(例えば上記で論じた充填材料のいずれか等)と1つ以上の適切な基材とを組み合わせることができる。充填材料と基材の任意の適切なブレンド又は混合比率を利用することができる。例えば、半導電層は約3重量パーセント~約20重量パーセントの充填材料を含むことができるが、他の濃度(例えば、約5パーセント~約50パーセント、約7パーセント~約40パーセント等)を使用することもできる。さらに、半導電層は、任意の適切な厚さを有することができる。
1つ以上の半導電層をマグネットワイヤ100に組み込むことにより、不均一な電界、磁界及び/又は電磁界(以下、総称して電界と呼ぶ)を均等化又は「平滑化」することができる。例えば、バー(すなわち山)、くぼみ(すなわち谷)、導電性材料の薄片、異物等のような、マグネットワイヤ導体105の表面における欠陥又は不連続性が局所的な不均一電界の原因となる場合がある。これらの不均一電界は、マグネットワイヤ100を通電するときに絶縁体に電気的ストレスを与える場合がある。続いて、電界の局所的な勾配は、絶縁体の完全性を早期に劣化させる場合があり、さらに、部分的に放電が開始されてその後発展する場合があり、最終的には絶縁体を完全に破壊する場合がある。1つ以上の半導電層を追加することは不均一電界を均等化又は「平滑化」するのに役立ち、それによって絶縁体における局所応力を低減することができる。言い換えれば、1つ以上の半導電層は、絶縁体における電圧ストレスの均等化、並びに/又は導体105若しくはその近傍及び/若しくはマグネットワイヤ100の表面若しくはその近傍でのコロナ放電の消散を助けることができる。緩衝及び/又は平滑化効果は、半導電層に最も近接して配置される絶縁材料及び/又は絶縁層(例えば、半導電層が導体105上に向けて形成されている場合、最も内側の絶縁層)で相対的に高くなる可能性がある。緩衝又は平滑化により、マグネットワイヤ100の電気的性能を改善することができる。例えば、マグネットワイヤ100の絶縁破壊電圧及び/又は部分放電開始電圧(「PDIV」)を改善することができる。別の例として、1つ以上の半導電層が高勾配の局所電界の発生源を「中和」し、続いて絶縁体の劣化工程を遅らせ、マグネットワイヤ100の寿命を延ばすことができるため、絶縁体の長期性能を向上させることができる。
引き続き図1を参照すると、導体105の周りに押出絶縁体115を形成することができる。図2A及び図2Dに示す実施形態のような特定の実施形態では、押出絶縁体115は、絶縁層を介在させずに導体105の周りに直接形成することができる。図1、図2B及び図2Dに示す実施形態等の他の実施形態では、押出絶縁体115をベース絶縁体110(例えばポリマーエナメル等)の上に形成することができる。本開示の一態様によれば、押出絶縁体115は、2つ以上の材料のブレンド又は混合物を含む熱可塑性絶縁体の1つ以上の層で形成することができる。言い換えれば、押出熱可塑性絶縁体115は、少なくとも第1のポリマー材料と、第1のポリマー材料とは異なる第2のポリマー材料と、を含むことができる。
押出絶縁体115を形成するために利用されるポリマーブレンドには、多種多様な適切な材料及び/又は材料の組み合わせを組み込むことができる。ポリマーブレンドに含めることができる適切な材料の例としては、ポリエーテルエーテルケトン(「PEEK」)、ポリエーテルケトンケトン(「PEKK」)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(「PEEKK」)、ポリエーテルケトン(「PEK」)、ポリアリールエーテルケトン(「PAEK」)、少なくとも1つのケトン基を含む他の適切なポリマー、Sabic Global Technologies社が販売するUltem(登録商標)等のポリエーテルイミド(「PEI」)、Solvay Specialty Polymers USA社が販売するRadel(登録商標)等のポリフェニルスルホン(「PPSU」)、ポリエーテルスルホン(「PESU」)、ポリフェニレンスルフィド(「PPSU」)、ポリベンゾイミダゾール(「PBI」)、ポリカーボネート、1つ以上のポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート(「PET」)等)、1つ以上のコポリエステル、ポリアミド及び/又は熱可塑性ポリイミド(「TPI」)が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、ブレンドに含まれる第1のポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド若しくはポリベンゾイミダゾールの1つとすることができ、又はそれらを含むことができる。ブレンドに含まれる第2のポリマー材料は、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート若しくはポリエステルのうちの1つとすることができ、又はそれらを含むことができる。他の実施形態では、ポリマーブレンドは、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート及びポリエステルからなる群から選択される少なくとも2つの材料を含むことができる。
さらに、2つ以上のポリマー材料を、ポリマーブレンド内の任意の適切なブレンド速度又は比率で一緒にブレンド又は混合することができる。例えば、各ポリマー材料は、ポリマーブレンドの約1.0重量%~約99重量%を構成することができる。特定の実施形態では、ブレンドに組み込まれる各ポリマー材料(例えば、第1のポリマー材料、第2のポリマー材料等)は、ブレンドの約5、10、15、20、25、30、40、45、50、60、70、75、80、90若しくは95重量%、上記値のうち任意の2つの間の範囲に含まれる重量パーセント(例えば、約5~95%、約10~90%等)、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲に含まれる重量パーセント(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%、95%以下、90%以下等)を構成することができる。
ブレンドに組み込まれるポリマー材料及び材料の相対量は、材料のコスト、加工特性、所望の絶縁破壊、所望の部分放電開始電圧(「PDIV」)、所望のカットスルー、所望の熱劣化特性、所望の温度定格、所望の結晶化度等を含むがこれらに限定されない多種多様な適切な要因に基づいて選択することができる。利用可能ないくつかの例示的なブレンドを以下でより詳細に説明する。さらに特定の実施形態では、ブレンドは、半結晶性材料(例えば、PEEK、PPS等)である第1のポリマー材料と、非晶質材料(例えばPPSU等)である第2のポリマー材料と、を含むことができる。半結晶性材料と非晶質材料とを組み合わせることは、ブレンドの所望の結晶化度を達成することができる1つの方法である。特定の実施形態では、ブレンドを少なくとも約25%の結晶化度、少なくとも約30%の結晶化度等の任意の適切な結晶化度で形成することができる。さらに特定の実施形態では、ポリマーブレンドを使用することで、特定の高価な単一ポリマー材料と比較して、ブレンドのガラス転移温度を上昇させることができる。
特定の実施形態では、ポリマーブレンドは、PESU及びPPSUの組み合わせを含むことができる。例えばポリマーブレンドは、約90重量%のPESU及び約10重量%のPPSUを含むことができる。別の例として、ポリマーブレンドは、約70重量%のPESU及び約30重量%のPPSUを含むことができる。さらに別の例として、ポリマーブレンドは、約50重量%のPESU及び約50重量%のPPSUを含むことができる。他の実施形態では、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPESU、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPESUの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPESUの量を含むことができる。さらに、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPPSU、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPPSUの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPPSUの量を含むことができる。実際、PESUとPPSUの多種多様な適切なブレンド比を所望に応じて利用することができる。
他の実施形態では、ポリマーブレンドは、PEI及びPEEKの組み合わせを含むことができる。例えばポリマーブレンドは、約90重量%のPEI及び約10重量%のPEEKを含むことができる。別の例として、ポリマーブレンドは、約70重量%のPEI及び約30重量%のPEEKを含むことができる。さらに別の例として、ポリマーブレンドは、約50重量%のPEI及び約50重量%のPEEKを含むことができる。他の実施形態では、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPEI、上記値のうち任意の2つの間の範囲(5~95%、10~90%等)に含まれるPEIの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPEIの量を含むことができる。さらに、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPEEK、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPEEKの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPEEKの量を含むことができる。実際、PEIとPEEKの多種多様な適切なブレンド比を所望に応じて利用することができる。
他の実施形態では、ポリマーブレンドは、PPSU及びPEIの組み合わせを含むことができる。例えばポリマーブレンドは、約90重量%のPPSU及び約10重量%のPEIを含むことができる。別の例として、ポリマーブレンドは、約70重量%のPPSU及び約30重量%のPEIを含むことができる。さらに別の例として、ポリマーブレンドは、約50重量%のPPSU及び約50重量%のPEIを含むことができる。他の実施形態では、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPPSU、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPPSUの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPPSUの量を含むことができる。さらに、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPEI、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPEIの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPEIの量を含むことができる。実際、PPSUとPEIの多種多様な適切なブレンド比を所望に応じて利用することができる。
他の実施形態では、ポリマーブレンドは、PPSU及びPEEKの組み合わせを含むことができる。例えばポリマーブレンドは、約90重量%のPPSU及び約10重量%のPEEKを含むことができる。別の例として、ポリマーブレンドは、約70重量%のPPSU及び約30重量%のPEEKを含むことができる。さらに別の例として、ポリマーブレンドは、約50重量%のPPSU及び約50重量%のPEEKを含むことができる。他の実施形態では、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPPSU、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPPSUの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPPSUの量を含むことができる。さらに、ポリマーブレンドは、約5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90若しくは95重量%のPEEK、上記値のうち任意の2つの間の範囲(例えば、5~95%、10~90%等)に含まれるPEEKの量、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲(例えば、少なくとも5%、少なくとも10%等)に含まれるPEEKの量を含むことができる。実際、PPSUとPEEKの多種多様な適切なブレンド比を所望に応じて利用することができる。
熱可塑性材料及び/又は他のポリマー材料の多種多様な他の適切な組み合わせを利用して、ポリマーブレンドを形成することができる。上記で論じたポリマーブレンドは、非限定的な例としてのみ提供されている。他のブレンドは、ポリマー材料の他の組み合わせ及びブレンド比を含むことができる。例えばブレンドは、本明細書に記載されたポリマー材料の任意の組み合わせを、記載された比率及び/又は重量パーセントのいずれかで含むことができる。例えばポリカーボネートとポリエステルとを組み合わせることによって、比較的低コストのポリマーブレンドを形成することができる。
さらに、上記で論じたブレンドは2つのポリマー材料の混合物を記載しているが、他のポリマーブレンドは任意の適切なブレンド比で組み合わされる3つ以上のポリマー材料を含むことができる。本明細書中で議論される材料のいずれも、トリプルポリマーブレンド又は4つ以上のポリマー成分とのブレンドに利用することができる。様々な実施形態で利用することができるいくつかの例示的なトリプルブレンドとしては、PEEK、PPSU及びPESUのブレンド、PEEK、PPSU及びPPSのブレンド、PAEK、PESU及びPPSUのブレンド、PAEK、PESU及びPPSのブレンド、PEEK、PEI及びPPSのブレンド、PEEK、PEI及びPESUのブレンド、並びにPEEK、PEI及びPPSのブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。これらのブレンドには任意の適切なブレンド比を利用することができる。例えば各材料がブレンドの5~90重量%を構成するように、又は各材料がブレンドの10~80重量%を構成するようにポリマー材料を組み合わせることができる。例えば各ポリマー材料は、ブレンドの約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85若しくは90重量%、上記値のうち任意の2つの間の範囲に含まれる重量パーセント、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲に含まれる重量パーセントを構成することができる。
特定の実施形態では、相溶化剤を添加又は使用しないでポリマーブレンドを形成することができる。特定のポリマーブレンドは、相溶化剤がなくても安定したままであり、部分的に混和性があり、ポリマー材料の物理的特性に影響を与えない。対照的に、従来の教示では相溶化剤が望ましいとされてきた。他の実施形態では、ポリマーブレンドの安定性を高めるために、1つ以上の相溶化剤を添加物としてポリマーブレンドに添加することができる。適切な相溶化剤の例としては、シラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩、ポリエーテルイミド、エポキシクレゾールノボラック樹脂、金属炭酸塩(例えば、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸リチウム等)、過酸化マグネシウム、硫黄及び/又は無水マレイン酸が挙げられるが、これらに限定されない。1つ以上の相溶化剤を任意の適切な比率又は重量パーセントで添加することができる。例えば、1つ以上の相溶化剤は、ポリマーブレンドの約0.1重量%~約30重量%を構成することができる。様々な実施形態において、1つ以上の相溶化剤は、ポリマーブレンドの約0.1、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.75、1.0、2.0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0、17.5、20.0、22.5、25.0、27.5若しくは30.0重量%、上記値のうち任意の2つの値の間の範囲に含まれる重量パーセント、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲に含まれる重量パーセントを構成することができる。
本開示の様々な実施形態において所望されるように、多種多様な他の適切な充填材料をポリマーブレンドに添加することができる。適切な充填材料の例としては、金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド、金属酸化物、及び/若しくはアルミニウム、スズ、ホウ素、ゲルマニウム、ガリウム、鉛、ケイ素、チタン、クロム、亜鉛、イットリウム、バナジウム、ジルコニウム、ニッケル等の適切な材料の水和酸化物(例えば、二酸化チタン、窒化ホウ素、二酸化ケイ素等)等の無機材料、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、その他の導電性粒子等の適切な有機材料、並びに/又は材料の任意の適切な組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、充填材料は、耐コロナ性及び/又は1つ以上の熱特性(例えば、耐温度性、耐カットスルー性、熱衝撃性等)を向上させることができる。充填材料の粒子は、任意の適切な直径等の任意の適切な寸法を有することができる。特定の実施形態では、充填材料はナノ粒子を含むことができる。さらに、充填材料とポリマー材料の任意の適切なブレンド又は混合比を利用することができる。
押出工程によって、約100%の固体材料から絶縁層を形成することができる。言い換えれば、押出絶縁体115は、いずれの溶媒も含まないか、又は実質的に含まなくてよい。その結果、溶媒を蒸発させる必要がないため、押出絶縁体115の塗布はエナメルの塗布よりもエネルギー消費量が少ない可能性がある。特定の実施形態では、押出絶縁体115を単層として形成することができる。言い換えれば、押出絶縁体115の形成中に、単一のポリマー押出ステップを実行することができる。他の実施形態では、押出絶縁体115を複数の押出ステップを介して形成することができる。言い換えれば、押出絶縁体115を複数の副層から形成することができる。押出絶縁体115が副層を含む場合、副層を同じ材料から形成することができ、又は代替的に、少なくとも2つの層を異なる材料から形成することができる。例えば、第1の押出層は第1のポリマー材料又はポリマーブレンドを含むことができ、一方で第2の押出層は第2のポリマー材料又はポリマーブレンドを含む。実際、多種多様な異なる材料及び/又は材料の組み合わせを利用して押出絶縁層を形成することができる。
所望に応じて、任意の適切な厚さで押出絶縁体115を形成することができる。例えば、押出絶縁体は、約0.001インチ(25μm)から約0.024インチ(610μm)の間の厚さで形成することができる。様々な実施態様において、押出絶縁体は、約0.001インチ(25μm)、0.002インチ(51μm)、0.003インチ(76μm)、0.004インチ(102μm)、0.005インチ(127μm)、0.006インチ(152μm)、0.007インチ(178μm)、0.008インチ(203μm)、0.009インチ(229μm)、0.010インチ(254μm)、0.012インチ(305μm)、0.015インチ(381μm)、0.017インチ(432μm)、0.020インチ(508μm)、0.022インチ(559μm)若しくは0.024インチ(610μm)の厚さ、上記値のうち任意の2つの間に含まれる厚さ(例えば、0.003インチから0.010インチの間の厚さ)、又は上記値のうちの1つによる最小端若しくは最大端のいずれかで囲まれる範囲に含まれる厚さ(例えば、約0.02インチ以下の厚さ等)を有することができる。これらの例示的な厚さにより、押出絶縁体115を十分に薄くして、得られるマグネットワイヤ100を比較的緊密にパッキングすることができる。さらに特定の実施形態では、押出絶縁体115は、下部導体105及び/又はベース絶縁体110の断面形状に類似した断面形状を有するように形成することができる。例えば導体105が長方形の断面形状を有する場合、押出絶縁体115は、長方形の断面形状を有するように形成することができる。他の実施形態では、押出絶縁体115は、下部導体105(及び/又は下部ベース絶縁体110)の断面形状とは異なる断面形状で形成することができる。非限定的な一例として、導体105を長方形の断面形状で形成する一方で、押出層115を楕円の断面形状で形成することができる。多種多様な他の適切な構成が理解されるだろう。
特定の実施形態では、押出絶縁体115がマグネットワイヤ100の長手方向の長さに沿って比較的均一な厚さを有するように、押出工程を制御することができる。言い換えれば、押出絶縁体115は、ほぼ1.0に近い同心度で形成することができる。押出絶縁体115の同心度は、押出絶縁体115の厚さと、マグネットワイヤ100の長手方向長さに沿った任意の所与の断面点における押出絶縁体115の薄さとの比である。特定の実施形態では、押出絶縁体115は、約1.0と1.8との間の同心度で形成することができる。例えば、押出絶縁体115は、約1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.6、1.7、1.75、1.8の同心度、上記値のうち任意の2つの間の同心度、又は上記値のうちの1つによる最大端で囲まれる同心度(例えば、約1.1以下の同心度、約1.3以下の同心度等)で形成することができる。
また、押出絶縁体115と同様に、1つ以上の他の絶縁層(例えばベース絶縁体110の層等)の塗布を制御して、所望の同心度にすることができる。例えば、任意の絶縁層は、約1.0と1.8との間の同心度を有することができる。特定の実施形態では、絶縁層は、押出絶縁体115について上記で論じた例示的な同心度のいずれかと類似する同心度を有することができる。さらに、マグネットワイヤの周りに形成される結合絶縁層は、押出絶縁体115を参照して上記で論じた例示的な同心度のいずれかのような、任意の所望の全体的な同心度を有することができる。
特定の実施形態では、押出絶縁体115を導体105又は下部ベース絶縁体110上に直接形成することができる。言い換えれば、押出絶縁体115は、結合剤、接着促進剤又は接着層を使用せずに下部層上に形成することができる。例えば、押出絶縁体115は、従来のブレンドされていない単一材料と比較して接着性が改善されているポリマー材料のブレンドから形成することができる。別の例として、押出絶縁体115を塗布する前にマグネットワイヤ100の温度を制御して、接着層の必要性を排除することができる。その結果、別個の接着剤を使用することなく、押出絶縁体115を下部層に結合することができる。他の実施形態では、1つ以上の適切な結合剤、接着促進剤又は接着層を押出絶縁体115と下部層との間に組み込むことができる。多種多様な適切な接着促進剤を所望に応じて利用することができる。
他の実施形態では、導体105及び/又は任意の数のベース絶縁体110の層上に1つ以上の適切な表面改質処理を施して、その後に形成される層との接着を促進することができる。その後に形成される絶縁層(例えば、後に形成されるエナメル層、押出層等)との接着を促進するために、例えば導体、エナメル又は他の層の表面を適切な処理によって改質することができる。適切な表面改質処理の例としては、プラズマ処理、紫外線(「UV」)処理、コロナ放電処理及び/又はガス火炎処理が挙げられるが、これらに限定されない。表面処理により、導体若しくは絶縁層のトポグラフィを変え、及び/又は、導体若しくは絶縁層の表面上に、その後に形成される絶縁層の結合を強化若しくは促進する官能基を形成することができる。その結果、表面処理は層間剥離を低減することができる。
ポリマーブレンドから押出絶縁体115を形成することにより、PEEK等の特定の高性能熱可塑性ポリマーを排他的に利用する従来のマグネットワイヤと比較して、マグネットワイヤ105のコストを低減することができる。例えば、ポリマーブレンドはPEEK又はPPSUと同様の性能(例えば、PDIV、絶縁破壊、温度定格等)を提供しながら、全体的な材料コストをより低くすることができる。1つの非限定的な例として、より低コストのポリマー材料(例えば、PPSU、PEI等)とPEEKをブレンドしたポリマーブレンドは、PEEKと同様の又はより優れた性能を提供しながら、全体的なコストをより低くすることができる。
さらに、特定のポリマーブレンドは、特定のブレンドがされていない従来のポリマー(例えばPEEK等)と比較して、性能を改善することができる。例えば、ポリマーブレンドは、マグネットワイヤに利用される従来の熱可塑性ポリマーと比較して、電気的性能(例えば、絶縁破壊、PDIV等)、温度性能(例えば、熱劣化、カットスルー)、及び/又は機械的性能(例えば、曲げ試験、同心度、耐溶剤性、耐流体性等)を改善することができる。また、ポリマーブレンドを使用することで、押出熱可塑性絶縁体115と下部層との間の接着剤又は促進剤の必要性を低減又は排除することができる。また特定の場合には、ポリマーブレンドは、加工時間をより短くし、加工温度をより低くし、加工条件を改善し、並びに/又は物理的及び電気的特性を改善することができる。
ポリマーブレンドで形成された押出絶縁体115及び/又は押出絶縁体115を組み込んだ絶縁システムは、多種多様な適切なPDIV値及び/又は絶縁耐力値若しくは絶縁破壊強度値のような多種多様な適切な電気性能パラメータを有することができる。特定の実施形態では、押出絶縁体115及び/又は押出絶縁体115を組み込んだ絶縁システムは、25℃で少なくとも約1400、1450、1500、1550、1600、1700、1800若しくは1900ボルトのPDIV値、又は上記値のうち任意の2つの間の範囲に含まれるPDIV値を提供することができる。同様に、特定の値では、押出絶縁体115及び/又は押出絶縁体115を組み込んだ絶縁システムは、少なくとも約、12,000、12,500、13,000、13,500、14,000、14,500、15,000、15,500、16,000、16,500、17000、17,500若しくは18,000ボルトの絶縁耐力値(例えば、ショットボックス又は箔試験等のような適切な業界標準試験によって測定される絶縁耐力値)、又は上記値のうち任意の2つの値の間の範囲に含まれる絶縁耐力値を提供することができる。
特定の実施形態では、2つ以上のポリマー材料をブレンドに組み込むことにより、ポリマーブレンドが利点を提供することができる。例えば、第1のポリマー材料が比較的高い電気的性能を提供する一方で、第2のポリマー材料が比較的高い機械的性能を提供してもよい。2つのポリマー材料から形成されるブレンドは、望ましい電気的性能及び機械的性能の組み合わせを提供することができる。異なるポリマーブレンドで他の利点の組み合わせを達成することができる。さらに、2つ以上のポリマー材料の混合又はブレンド速度は、ポリマーブレンドが提供する所望の性能基準に少なくとも部分的に基づく場合がある。実際、PDIV値、絶縁耐力、カットスルー値、熱衝撃値及び/又は耐油性値を含むがこれらに限定されない多種多様な適切な電気的及び/又は機械的性能特性を達成するために、ブレンドに組み込まれるポリマー材料を選択し、及び/又は材料の関連する比率を選択することができる。
図1~図2Dを参照して上述したマグネットワイヤ100、200、220、250、270は、単なる例として提供されている。様々な実施形態において所望されるように、図示のマグネットワイヤ100、200、220、250、270に対して多種多様な代替案を作成することができる。例えば、ポリマーブレンドから形成される押出絶縁体に加えて、多種多様な異なるタイプの絶縁層をマグネットワイヤに組み込むことができる。別の例として、マグネットワイヤ及び/又は1つ以上の絶縁層の断面形状を変えることができる。実際、本開示では、多種多様な適切なマグネットワイヤ構造を想定している。
所望に応じて多種多様な適切なシステム及び/又は方法を利用して、図1~図2Dの例示的なマグネットワイヤのいずれかのようなマグネットワイヤ上に押出絶縁体を形成することができる。ポリマーブレンドから押出絶縁体を形成する1つの例示的なシステム300の概略図を図3に示す。システム300は、マグネットワイヤ305の加工を容易にする多種多様な構成要素を含むことができる。図示のように、システム300は、払出器(pay-off)310、予熱器315、押出機320、冷却槽325及び取出器(take-off)330を含むことができる。これらの構成要素の各々、並びにシステム300に任意に組み込むことができる他の構成要素を以下でより詳細に説明する。
図3を参照すると、適切な払出器310は、押出絶縁体を形成するように構成されるシステム300の構成要素にマグネットワイヤ305を提供することができる。特定の実施形態では、払出器310は、所望の寸法(例えば、所望の断面形状、所望の直径、所望の幅及び厚さ等)を有するマグネットワイヤ305を提供することができる。また、所望に応じて、払出器310がマグネットワイヤ305を提供する前に、マグネットワイヤ305上にベース絶縁体を形成することができる。他の実施形態では、払出器310は、所望の寸法を有する導体を形成するように構成される1つ以上の構成要素、及び/又はベース絶縁体を形成するように構成される1つ以上の構成要素に投入材料を提供することができる。
所望に応じて、システム300は、投入材料(例えばロッドストック等)を受け取るとともに受け取った投入材料を加工して所望の寸法を有する導体を形成するように構成される1つ以上のワイヤ形成装置又は構成要素を含むことができる。例えば、投入材料は、投入材料の大きさを所望の寸法に減少させる1つ以上の金型を通して投入材料を引き出す又は引っ張る適切なロッド破壊装置又はロッドミルによって加工することができる。所望に応じて、1つ以上の平坦化装置及び/又はローラーを使用して、投入材料の断面形状を修正する(例えば長方形ワイヤを形成する)ことができる。別の例として、所望の寸法を有する導体を形成する適切な適合装置又はシステムによって、投入材料を加工することができる。さらに別の例として、3D印刷又は付加的な製造工程を介して導体を形成することができる。
特定の実施形態では、システム300は、押出絶縁体を形成する前に、マグネットワイヤ305上にベース絶縁体を形成するように構成される1つ以上の構成要素又はサブシステムを含むことができる。例えば、システム300は、マグネットワイヤ305上に任意の適切な数のエナメル層を形成するように構成される、ワニス塗布システム(例えば塗布金型等)及び1つ以上の硬化装置(例えば、エナメルオーブン、紫外線硬化システム等)のような1つ以上のエナメル形成構成要素を含むことができる。所望に応じて、他の適切なベース絶縁体形成構成要素をシステム300に組み込むことができる。
引き続き図3を参照すると、システム300は、押出絶縁体を塗布する前にマグネットワイヤ305の温度を制御するように構成される1つ以上の構成要素を含むことができる。例えば、マグネットワイヤ305は、押出工程の前に所望の温度に達するために、1つ以上の予熱器320を通過させることができる。予熱器315は、1つ以上の加熱コイル、ヒーター、オーブン等のような、マグネットワイヤ305の温度を上昇させ又は高くするように構成される任意の適切な構成要素を含むことができる。また、必要に応じて1つ以上の冷却装置を利用することができる。マグネットワイヤ305の温度を調整又は制御して、押し出し前に多種多様な適切な値を達成することができる。例えば、特定の実施形態では、押し出し前に温度を約200℃以上に制御することができる。別の例として、押し出し前に温度を約400°F(204.4℃)以上に制御することができる。温度をこのレベルに制御又は維持することにより、押出熱可塑性層と下部導体又はベース絶縁体との間の接着を容易にすることができる。
1つ以上の適切な押出機320又は押出装置は、マグネットワイヤ305を受け取るとともにマグネットワイヤ305上に熱可塑性絶縁体を押し出すように構成することができる。本開示の一態様によれば、押出機320は、ポリマーブレンドを押し出すように構成することができる。特定の実施形態では、押出機320は、投入材料を受け取るとともに、所望の量の熱可塑性絶縁体を塗布するように構成される任意の数の適切な押出ヘッド及び/又は他の装置によってマグネットワイヤ305上に押し出す前に投入材料を加工する(例えば、混合する、温度を上昇させる、圧力を上昇させる等)ように構成される単一スクリュー又は多スクリュー(例えば二重スクリュー等)の押出機とすることができる。所望に応じて、所望の厚さを得るために押出絶縁体の流量を制御することができる。さらに特定の実施形態では、1つ以上の押出金型を利用して、押出絶縁体の厚さ及び/又は形状を制御することができる。
引き続き図3を参照すると、システム300は、押出工程に続いてマグネットワイヤ305の温度を制御するように構成される任意の適切な装置を含むことができる。特定の実施形態では、押出絶縁体を押し出した後に加熱することができる。さらに特定の実施形態では、完成したマグネットワイヤを巻き取る前に、押出絶縁体を冷却する工程を制御することができる。押出絶縁体の冷却速度を制御することにより、望ましい特性(例えば、所望の結晶性等)を達成することができる。冷却装置は、完成したマグネットワイヤを巻き取る(又はその後加工する)前に温度を下げるように構成される任意の適切な装置及び/又はシステムを含むことができる。特定の実施形態では、冷却装置は、マグネットワイヤ305を冷却するために通過させることができる冷却槽325、クエンチャ又は液体槽(例えば水槽)を含むことができる。槽内の液体の温度は、リサイクル液体を介して制御することができる。さらに、冷却速度は、液体温度を制御する及び/又は冷却槽325の所望の長さを確立する関数として制御することができる。
押出絶縁体の冷却に続いて、完成したマグネットワイヤ305を1つ以上の適切な取出器330、アキュムレータ又は巻取装置に提供することができる。これらの装置は、例えばマグネットワイヤ305に張力を加え、ワイヤ305を束ね、及び/又は完成したワイヤ305をスプールに巻き付けることができる。他の実施形態では、マグネットワイヤ305は、取り出す前に1つ以上の下流側の装置又は構成要素に提供することができる。例えば、マグネットワイヤ305は、追加の押出絶縁体を形成するように構成されるサブシステム、又はマグネットワイヤ305上に共形絶縁層(例えばパリレン層等)を形成するように構成されるサブシステムのような、マグネットワイヤ305上に追加の絶縁体を形成するように構成される1つ以上の構成要素に提供することができる。別の例として、マグネットワイヤ305は、モータ又は他の電気器具に組み込むことができるヘアピン又はコイルのような、マグネットワイヤ305から1つ以上の物品を形成するように構成される1つ以上の構成要素に提供することができる。
特定の実施形態では、押出絶縁体の形成は、1つ以上の他の工程とタンデム方式又はインライン方式で形成することができる。例えば、押出絶縁体の形成は、伸線若しくは導体形成と、及び/又は1つ以上のベース絶縁層の形成と、タンデム方式で形成することができる。他の実施形態では、マグネットワイヤ105を全体的な工程内の任意の適切なステップで巻き取り、その後別の構成要素又はサブシステムに提供することができる。
さらに、任意の適切な数のモータ、フライヤ、キャプスタン及び/又はロードセルをシステム300に組み込み、システム300を通るマグネットワイヤ305の通路を制御することができる。任意の適切な数のコントローラ(例えば、制御ユニット、コンピュータ、マイクロコントローラ等)を、システム300の様々な構成要素を制御するように構成することができる。例えば、1つ以上のコントローラにより、システム300内のモータ及び/又はライン速度の同期を容易にすることができる。所望に応じて、コントローラ及び/又はコントローラの組み合わせにより、塗布するワニスの流量、エナメルオーブンの温度、様々な加熱/冷却装置の温度、押出装置の流量、クエンチャに含まれる液体の温度、及び/又はマグネットワイヤ305上で行われる様々な試験のような、多種多様な他のパラメータを付加的に制御することができる。各コントローラを別個の構成要素とすることができ、又は代替的に装置若しくは構成要素に組み込むことができる。さらに、任意の数の適切な通信チャネル(例えば、有線通信チャネル、無線通信チャネル等)により、コントローラと1つ以上の他の構成要素(例えば、1つ以上のモータ、別のコントローラ、他の装置等)との間の通信を容易にすることができる。
図3を参照して上述したシステム300は、単なる例として提供されている。多種多様な他の適切なシステムを利用して、ポリマーブレンドから形成される押出絶縁体の少なくとも1つの層を含むマグネットワイヤを形成することができる。これらのシステムは、図3のシステム300よりも多くの又は少ない構成要素を含むことができる。さらに、これらのシステムは、非限定的な例としてのみ提供される、図3のシステム300に対する特定の代替構成要素を含むことができる。実際、本開示は、マグネットワイヤを形成するために利用することができる多種多様な適切なシステムを想定している。
図4は、本開示の例示的な実施形態による、少なくとも1つの押出絶縁層を含むマグネットワイヤを形成する例示的な方法400を示すフローチャートである。本方法400は、多種多様な適切なシステム及び/又は装置を利用して実行することができる。例えば、本方法400の一部を図3のシステム300によって実行することができる。本方法400は、ブロック405で開始することができ、導体を提供することができる。特定の実施形態では、所望の寸法を有する予め成形された導体を提供することができる。他の実施形態では、所望の寸法を有する導体を形成するために、投入材料を提供して加工することができる。例えば、所望の寸法を有する導体を提供するために、投入材料をロッドミル、平坦化装置及び/又はローラーによって加工することができる。
ブロック410において、特定の実施形態では任意であるが、導体上にベース絶縁体を形成することができる。所望に応じて、多種多様な適切なベース絶縁体及び/又は異なるタイプのベース絶縁体の組み合わせを形成することができる。例えば、1つ以上のエナメル層を形成することができる。特定の実施形態では、ポリアミドイミド及び/又はポリイミドエナメルの1つ以上の層をベース絶縁体として形成することができる。別の例として、1つ以上の半導電層を形成することができる。さらに別の例として、ポリマーブレンドを含まない押出絶縁体等の押出絶縁体の1つ以上の層をベース絶縁体として形成することができる。
ブロック415において、押し出しのためのブレンドした熱可塑性材料又はポリマーブレンドを提供することができる。本明細書に記載するように、多種多様な適切なポリマーブレンドを提供することができる。ポリマーブレンドは、任意の適切なブレンド速度でブレンド又は混合した2つ以上のポリマー材料を含むことができる。例えば、ポリマーブレンドは、ポリエーテルエーテルケトン(「PEEK」)、ポリエーテルケトンケトン(「PEKK」)、ポリアリールエーテルケトン(「PAEK」)、ポリエーテルイミド(「PEI」)、ポリフェニルスルホン(「PPSU」)、ポリエーテルスルホン(「PESU」)、ポリフェニレンスルフィド(「PPS」)、ポリベンゾイミダゾール(「PBI」)、ポリカーボネート、1つ以上のポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート(「PET」)等)、1つ以上のコポリエステル、ポリアミド及び/又は熱可塑性ポリイミド(「TPI」)の適切な組合せを含むことができる。特定の実施形態では、相溶化剤なしでブレンドを形成することができる。他の実施形態では、1つ以上の相溶化剤をブレンドに添加することができる。様々な実施形態において所望されるように、多種多様な充填剤及び/又は他の適切な添加剤をポリマーブレンドに組み込むことができる。
ブロック420において、ベース絶縁体を有する導体又はワイヤの温度を、押し出し前に制御することができる。例えば、1つ以上の適切な予熱器又は他の装置を利用して、押し出し前の温度を制御することができる。ブロック425において、ポリマーブレンドを導体又はワイヤ上に押し出すことによって熱可塑性絶縁層を形成することができる。任意の適切な押出装置を利用して熱可塑性絶縁層を押し出すことができる。次いで押し出した後のブロック430において、マグネットワイヤ及び押出絶縁体の温度を制御することができる。例えば、冷却槽及び/又は他の適切な構成要素を利用して、マグネットワイヤを押し出した後に冷却することができる。
特定の実施形態では、方法400は、ブロック430に続いて終了することができる。他の実施形態では、1つ以上の追加の動作を実行することができる。例えば、特定の実施形態では、1つ以上の追加の絶縁層(例えば、別の押出層、共形層等)をマグネットワイヤ上に形成することができる。別の例として、マグネットワイヤは、電気器具に組み込むことができる1つ以上の物品(例えば、コイル、ヘアピン等)に形成することができる。次いで、方法400は、追加の動作の後に終了することができる。
図4の方法400において説明及び示す動作は、様々な実施形態において所望されるように、任意の適切な順序で実施又は実行することができる。さらに特定の実施形態では、動作の少なくとも一部を並行して実施することができる。さらにまた、特定の実施形態では、図4で説明した動作よりも少ない又は多い動作を実行することができる。
上述のように、多種多様な適切なポリマーブレンドを利用して、押出マグネットワイヤ絶縁体を形成することができる。以下の表1及び表2に記載の実施例は、例示的かつ非限定的なものとして意図されており、様々なポリマーブレンドを利用してマグネットワイヤ絶縁体を形成する本開示の特定の実施形態を表す。一貫性を保つために、実施例で論じたワイヤサンプルは全て、導体幅約3.384mm及び導体厚さ約1.834mm、公差+/0.015mmの長方形ワイヤとして調製した。導体は、無酸素銅から形成した。さらに、ベース絶縁体はポリアミドイミド(「PAI」)から形成した。他の実施形態では、導体を異なる寸法で形成することができる。さらに、所望に応じてポリイミドエナメルのような他のベース絶縁体を利用することができる。他の実施形態では、ポリマーブレンドを導体上に直接押し出すことができる。
表1及び2を参照すると、様々なポリマーブレンド配合物を示している。各ポリマーブレンドについて、関連するポリマーブレンドを形成するために利用されるポリマー材料の重量パーセントを示す。さらに、ポリマーブレンドとの比較のために、押出単一材料、PEEK、PPSU(例えばRadel(登録商標)5800)及びPEI(例えばUltem(登録商標)1000)の対照サンプルを示す。押出絶縁体の各タイプについて、押出層の厚さが設けられている。さらに、押出サンプルの測定性能基準を示す。最初に、異なる温度(例えば、25℃及び150℃)のPDIV測定値を示す。また、ワイヤサンプルを190℃の温度に1000時間さらした後のPDIV測定値を示す。また、ワイヤサンプルを-40℃と150℃の温度で交互に約24分の1500サイクル繰り返した後のPDIV測定値を示す。また、ショットボックス試験と箔試験の両方で得られた絶縁破壊値を示す。ショットボックス試験では、マグネットワイヤをショットボールに沈め、破損するまで試験する。箔試験では、金属箔をマグネットワイヤに巻き付け、ワイヤが破損するまで試験する。引き続き表1及び2を参照すると、各ワイヤサンプルの破断伸び率を示している。また、カットスルー温度を示す。さらに、各ワイヤサンプルは、柔軟性試験、熱衝撃試験、曲げ試験及び耐油性試験のようないくつかの業界標準試験を満たすことが分かった。
Figure 2022527636000002
Figure 2022527636000003
表1及び2に示すように、特定のポリマーブレンドは、従来の単一ポリマー押出材料(例えば、PEEK、PPSU、PEI等)と類似の又はより優れた性能を提供することができる。例えば、特定のポリマーブレンドは、PDIV及び/又は絶縁破壊性能を向上させることができる。さらに、特定のポリマーブレンドは、従来の単一ポリマー材料よりも製造又は生産が安価であり得る。
条件付き言語、とりわけ、「することができる(can)」、「することができた(could)」、「し得た(might)」、または「し得る/してもよい(may)」等は、特に明記されない限り、或いは使用される文脈内で別途理解されない限り、一般に、特定の実施形態では特定の構成、要素及び/又は動作を含むが、他の実施形態では含まないことがあることを伝えることを意図している。したがって、そのような条件付き言語は、一般に、構成、要素及び/又は動作が1つ以上の実施形態に何らかの形で必要とされること、或いは1つ以上の実施形態がユーザ入力又はプロンプトの有無にかかわらず、これらの構成、要素及び/若しくは動作が任意の特定の実施形態に含まれる、或いは実行されるかどうかを判定するための論理を必然的に含むことを意味するものではない。
本明細書に記載される本開示の多くの修正及び他の実施形態は、前述の説明及び関連する図面に提示される教示の利点を有することが明らかであろう。したがって、本開示は開示された具体的な実施形態に限定されるべきではなく、その修正及び他の実施形態も添付の特許請求の範囲内に含まれることを意図していることを理解されたい。本明細書では具体的な用語が使用されているが、これらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定の目的で使用されているものではない。

Claims (47)

  1. 導体と、
    前記導体の周りに形成される絶縁体と、を含むマグネットワイヤであって、
    前記絶縁体は、第1のポリマー材料と、前記第1のポリマー材料とは異なる第2のポリマー材料と、のブレンドを含む押出絶縁体の少なくとも1つの層を含み、
    前記第1のポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド又はポリベンゾイミダゾールのうち1つを含み、
    前記第2のポリマー材料は、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート又はポリエステルのうち1つを含む、マグネットワイヤ。
  2. 前記第1のポリマー材料及び前記第2のポリマー材料の各々が、前記ブレンドの5~95重量パーセントを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  3. 前記第1のポリマー材料及び前記第2のポリマー材料の各々が、前記ブレンドの10~90重量パーセントを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  4. 前記ブレンドが、ポリフェニルスルホンとポリエーテルスルホンとを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  5. 前記ブレンドが、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドとを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  6. 前記ブレンドが、ポリフェニルスルホンとポリエーテルイミドとを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  7. 前記ブレンドが、ポリエーテルエーテルケトンとポリフェニルスルホンとを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  8. 第1の材料が半結晶性材料を含み、第2の材料が非晶質材料を含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  9. 前記ブレンドがいかなる相溶化剤も含まない、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  10. 前記ブレンドが相溶化剤をさらに含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  11. 前記ブレンドが充填材料をさらに含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  12. 前記充填材料が、二酸化チタン、窒化ホウ素又は二酸化ケイ素のうち少なくとも1つを含む、請求項11に記載のマグネットワイヤ。
  13. 前記絶縁体が、前記導体の周りに形成されるベース絶縁体をさらに含み、
    前記押出絶縁体が、前記ベース絶縁体の周りに形成されている、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  14. 前記ベース絶縁体が、ポリマーエナメルの少なくとも1つの層を含む、請求項13に記載のマグネットワイヤ。
  15. 前記エナメルの少なくとも1つの層が、ポリイミド又はポリアミドイミドのうち1つを含む、請求項14に記載のマグネットワイヤ。
  16. 前記絶縁体が、25℃で少なくとも1700ボルトの部分放電開始電圧を含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
  17. 導体と、
    前記導体の周りに形成される絶縁体と、を含むマグネットワイヤであって、
    前記絶縁体は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート及びポリエステルからなる群から選択される少なくとも2つの材料のブレンドを含む押出絶縁体の少なくとも1つの層を含む、マグネットワイヤ。
  18. 前記少なくとも2つの材料のうち第1の材料が、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンスルフィド又はポリベンゾイミダゾールのうち1つを含み、
    前記2つの材料のうち第2の材料が、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート又はポリエステルのうち1つを含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  19. 少なくとも2つのポリマー材料の各々が、前記ブレンドの5~95重量パーセントを含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  20. 少なくとも2つのポリマー材料の各々が、前記ブレンドの10~90重量パーセントを含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  21. 前記ブレンドが、ポリフェニルスルホンとポリエーテルスルホンとを含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  22. 前記ブレンドが、ポリエーテルエーテルケトンとポリフェニルスルホンとを含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  23. 前記少なくとも2つの材料のうち第1の材料が半結晶性材料を含み、前記少なくとも2つの材料のうち第2の材料が非晶質材料を含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  24. 前記ブレンドがいかなる相溶化剤も含まない、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  25. 前記ブレンドが相溶化剤をさらに含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  26. 前記ブレンドが充填材料をさらに含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  27. 前記充填材料が、二酸化チタン、窒化ホウ素又は二酸化ケイ素のうち少なくとも1つを含む、請求項26に記載のマグネットワイヤ。
  28. 前記絶縁体が、前記導体の周りに形成されるベース絶縁体をさらに含み、
    前記押出絶縁体が、前記ベース絶縁体の周りに形成されている、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  29. 前記ベース絶縁体が、ポリマーエナメルの少なくとも1つの層を含む、請求項28に記載のマグネットワイヤ。
  30. 前記エナメルの少なくとも1つの層が、ポリイミド又はポリアミドイミドのうち1つを含む、請求項29に記載のマグネットワイヤ。
  31. 前記絶縁体が、25℃で少なくとも1700ボルトの部分放電開始電圧を含む、請求項17に記載のマグネットワイヤ。
  32. 導体を提供するステップと、
    第1のポリマー材料と、前記第1のポリマー材料とは異なる第2のポリマー材料と、のブレンドを提供するステップと、
    前記導体の周りに絶縁体を形成するステップと、を含むマグネットワイヤを形成する方法であって、
    前記第1のポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニルスルフィド又はポリベンゾイミダゾールのうち1つを含み、
    前記第2のポリマー材料は、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート又はポリエステルのうち1つを含み、
    絶縁体を形成するステップは、前記ブレンドを含む少なくとも1つの層を押し出すステップを含む、方法。
  33. ブレンドを提供するステップは、前記第1のポリマー材料及び前記第2のポリマー材料の各々が前記ブレンドの5~95重量パーセントを含むブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  34. ブレンドを提供するステップは、前記第1のポリマー材料及び前記第2のポリマー材料の各々が前記ブレンドの10~90重量パーセントを含むブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  35. ブレンドを提供するステップが、ポリフェニルスルホンとポリエーテルスルホンとを含むブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  36. ブレンドを提供するステップが、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドとを含むブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  37. ブレンドを提供するステップが、ポリフェニルスルホンとポリエーテルイミドとを含むブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  38. ブレンドを提供するステップが、ポリエーテルエーテルケトンとポリフェニルスルホンとを含むブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  39. ブレンドを提供するステップが、前記第1のポリマー材料として半結晶性材料を提供するステップと、前記第2のポリマー材料として非晶質材料を提供するステップと、を含む、請求項32に記載の方法。
  40. ブレンドを提供するステップが、いかなる相溶化剤も含まないブレンドを提供するステップを含む、請求項32に記載の方法。
  41. ブレンドを提供するステップが、前記第1のポリマー材料及び前記第2のポリマー材料と組み合わせて相溶化剤を提供するステップをさらに含む、請求項32に記載の方法。
  42. ブレンドを提供するステップが、前記第1のポリマー材料及び前記第2のポリマー材料と組み合わせて充填材料を提供するステップをさらに含む、請求項32に記載の方法。
  43. 充填材料を提供するステップが、二酸化チタン、窒化ホウ素又は二酸化ケイ素のうち少なくとも1つを提供するステップを含む、請求項42に記載の方法。
  44. 絶縁体を形成するステップが、前記導体の周りにベース絶縁体を形成するステップをさらに含み、
    前記ブレンドを含む少なくとも1つの層を押し出すステップが、前記ベース絶縁体の周りに前記少なくとも1つの層を押し出すステップを含む、請求項32に記載の方法。
  45. ベース絶縁体を形成するステップが、ポリマーエナメルの少なくとも1つの層を形成するステップを含む、請求項44に記載の方法。
  46. ポリマーエナメルの少なくとも1つの層を形成するステップが、ポリイミド又はポリアミドイミドの少なくとも1つの層を形成するステップを含む、請求項45に記載の方法。
  47. 絶縁体を形成するステップが、25℃で少なくとも1700ボルトの部分放電開始電圧を有する絶縁体を形成するステップを含む、請求項32に記載の方法。
JP2021560307A 2019-03-29 2020-03-26 熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤ Pending JP2022527636A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962826605P 2019-03-29 2019-03-29
US62/826,605 2019-03-29
PCT/US2020/024952 WO2020205428A1 (en) 2019-03-29 2020-03-26 Magnet wire with thermoplastic insulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022527636A true JP2022527636A (ja) 2022-06-02
JPWO2020205428A5 JPWO2020205428A5 (ja) 2023-02-14

Family

ID=72603661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021560307A Pending JP2022527636A (ja) 2019-03-29 2020-03-26 熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤ

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11615914B2 (ja)
EP (1) EP3948900A4 (ja)
JP (1) JP2022527636A (ja)
KR (1) KR20210140769A (ja)
CN (1) CN114270454A (ja)
CA (1) CA3131750A1 (ja)
MX (1) MX2021011590A (ja)
WO (1) WO2020205428A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11688527B2 (en) 2020-08-07 2023-06-27 Essex Furukawa Magnet Wire Usa Llc Magnet wire with thermoplastic insulation
US20230044358A1 (en) * 2021-08-05 2023-02-09 Essex Furukawa Magnet Wire Usa Llc Magnet wire with a semi-conductive insulation layer
GB202113671D0 (en) 2021-09-24 2021-11-10 Victrex Mfg Ltd Insulated conductor and method of manufacture
WO2023117588A1 (de) * 2021-12-20 2023-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Isolationssystem, verwendung eines polymerblends und elektrische maschine mit isolationssystem
EP4199006A1 (de) * 2021-12-20 2023-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Isolationssystem, verwendung eines polymerblends und elektrische maschine mit isolationssystem

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0323142B1 (en) 1987-12-24 1993-09-08 PIRELLI GENERAL plc Ternary blends as wire insulations
JPH05225832A (ja) 1992-02-07 1993-09-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 絶縁電線
JP3969192B2 (ja) * 2002-05-30 2007-09-05 株式会社デンソー 多層配線基板の製造方法
EP1517960B1 (en) * 2002-06-19 2008-12-10 Solvay Advanced Polymers, L.L.C. Magnet wire insulation comprising a high-temperature sulfone polymer blend
US20050016658A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Thangavelu Asokan Composite coatings for ground wall insulation in motors, method of manufacture thereof and articles derived therefrom
US7622529B2 (en) * 2004-03-17 2009-11-24 Dow Global Technologies Inc. Polymer blends from interpolymers of ethylene/alpha-olefin with improved compatibility
JP5306742B2 (ja) 2008-08-28 2013-10-02 古河電気工業株式会社 絶縁ワイヤ
JP5449012B2 (ja) * 2010-05-06 2014-03-19 古河電気工業株式会社 絶縁電線、電気機器及び絶縁電線の製造方法
KR20130024880A (ko) * 2010-10-01 2013-03-08 후루카와 마그넷트 와이야 가부시키가이샤 절연 전선
EP2738219A1 (en) 2012-11-28 2014-06-04 Solvay Specialty Polymers USA, LLC. PAEK/PAES compositions
CN104903977B (zh) * 2013-01-17 2018-12-28 大金工业株式会社 绝缘电线
JP5391341B1 (ja) 2013-02-05 2014-01-15 古河電気工業株式会社 耐インバータサージ絶縁ワイヤ
US20160196912A1 (en) * 2013-05-10 2016-07-07 Sabic Global Technologies B.V. Dual layer wire coatings
CN105580089A (zh) * 2013-09-06 2016-05-11 古河电气工业株式会社 扁平电线及其制造方法以及电气设备
US9324476B2 (en) 2014-02-05 2016-04-26 Essex Group, Inc. Insulated winding wire
WO2015130681A1 (en) * 2014-02-25 2015-09-03 Essex Group, Inc. Insulated winding wire
WO2016039350A1 (ja) 2014-09-09 2016-03-17 古河電気工業株式会社 絶縁電線、コイルおよび電気・電子機器ならびに絶縁電線の製造方法
JP6133249B2 (ja) 2014-09-09 2017-05-24 古河電気工業株式会社 絶縁電線、コイルおよび電気・電子機器ならびに絶縁電線の製造方法
JP2017157460A (ja) * 2016-03-03 2017-09-07 古河電気工業株式会社 絶縁電線、コイル及び電気・電子機器
JP6943878B2 (ja) 2016-04-29 2021-10-06 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー, エルエルシー 相溶化ポリマー組成物
EP3372632B1 (en) * 2017-03-08 2019-08-21 Solvay Specialty Polymers USA, LLC. Foam materials made of a combination of poly(biphenyl ether sulfone) (ppsu) and polyethersulfone (pes)
WO2019018213A1 (en) 2017-07-19 2019-01-24 Essex Group, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR FORMING WINDING WIRE INSULATION WITH THERMOSETTING MATERIAL
WO2020058790A1 (en) 2018-09-19 2020-03-26 Sabic Global Technologies B.V. Electrical wire covering comprising a thermoplastic composition

Also Published As

Publication number Publication date
EP3948900A4 (en) 2022-11-02
MX2021011590A (es) 2021-10-22
US11615914B2 (en) 2023-03-28
KR20210140769A (ko) 2021-11-23
EP3948900A1 (en) 2022-02-09
US20200312535A1 (en) 2020-10-01
CN114270454A (zh) 2022-04-01
WO2020205428A1 (en) 2020-10-08
CA3131750A1 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022527636A (ja) 熱可塑性絶縁体を有するマグネットワイヤ
CN104170024B (zh) 抗变频器浪涌绝缘电线
WO2015120044A2 (en) Insulated winding wire
US9773583B2 (en) Continously transposed conductor
CN104170025A (zh) 抗变频器浪涌绝缘电线及其制造方法
US11708491B2 (en) Polymeric insulating films
JP2019511893A (ja) コンフォーマルコーティングを備える絶縁巻線物品
JP2013033607A (ja) 絶縁電線及びその製造方法
JP2014154511A (ja) 絶縁電線およびその製造方法
US20200251243A1 (en) Magnet Wire With Improved Enamel Adhesion
US20230083970A1 (en) Magnet wire with thermoplastic insulation
US20230290539A1 (en) Magnet wire with thermoplastic insulation
JP2014103045A (ja) 絶縁電線及びその製造方法
JP2010123390A (ja) 絶縁電線及びその製造方法
WO2023153246A1 (ja) 絶縁電線、コイル、回転電機及び電気・電子機器
JP2007005174A (ja) 絶縁被覆電線、コイル及びその製造方法
WO2024038680A1 (ja) 絶縁電線及びその製造方法、並びに該絶縁電線を用いたコイル、回転電機及び電気・電子機器
EP4270418A1 (en) Magnet wire with flexible corona resistant insulation
JP2020123487A (ja) 絶縁電線、コイル及び電気・電子機器並びに絶縁電線の製造方法
JP2019160507A (ja) 絶縁電線、その製造方法、コイル、電気・電子機器および電気・電子機器の製造方法
JP2015099742A (ja) 耐インバータサージ絶縁ワイヤ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230206

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240116

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20240415