CN114270454A - 具有热塑性绝缘部的磁导线 - Google Patents

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Abstract

描述了包括由两种或多种不同聚合物材料的混合物形成的挤出绝缘部的磁导线。磁导线可以包括导体和形成在导体周围的绝缘部。绝缘部可以包括至少一层由第一聚合物材料和不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料的混合物形成的挤出绝缘部。第一聚合物材料可以包括聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚或聚苯并咪唑中的一种。第二聚合物材料可以包括聚苯砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚碳酸酯或聚酯中的一种。

Description

具有热塑性绝缘部的磁导线
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月29日提交的名称为“Magnet Wire with ThermoplasticInsulation”的美国临时申请62/826,605的优先权，其内容通过引用整体结合于此。
技术领域
本公开的实施例总体上涉及磁导线，并且更具体地，涉及包括由热塑性材料的混合物形成的挤出绝缘部的磁导线。
背景技术
磁导线，也称为绕组线或磁绕组线，广泛用于各种电机和设备，如逆变器驱动电机、电动机起动器发电机、变压器等。典型地，磁导线通过对金属导体(例如铜、铝或合金导体)施加电绝缘来构造。绝缘提供了电气完整性，防止磁导线短路。传统的绝缘通常由聚合物搪瓷膜(polymeric enamel film)组成，这些膜被连续地涂在一起，并在炉中烘烤。为了获得更高的介电强度和局部放电性能，以满足不断提高的电性能标准，通常需要施加更多的层，从而使搪瓷质变厚。然而，每次连续通过烘烤炉都会降低搪瓷与导体之间的粘合力，并且搪瓷的厚度很难超过某一点。此外，增加的釉质分层可能导致溶剂起泡或卷边和/或柔韧性降低。
最近，已经尝试用挤出的热塑性材料形成磁导线绝缘。热塑性绝缘部或者被挤出在裸导体上，或者被挤出在具有搪瓷绝缘部的导体上。例如，美国专利第8，586，869号描述了一种磁导线，其中聚苯硫醚(“PPS”)树脂被挤出在搪瓷层上。作为另一个例子，美国专利第9，224，523号描述了一种磁导线，其中聚醚醚酮(“PEEK”)被挤出在搪瓷层上。类似地，美国专利第9，324，476号描述了一种磁导线，其中PEEK或聚芳醚酮被挤出在搪瓷层上。热塑性绝缘部的使用可以增加磁导线绝缘系统的局部放电起始电压(“PDIV”)、介电击穿强度和其他电特性。
然而，当使用相对高性能的热塑性树脂时，为了提供适当的层间粘合，在热塑性和下面的搪瓷层之间经常需要粘合剂层。此外，这些高性能树脂是昂贵的，并且相对于全部使用搪瓷的传统绝缘部，增加了磁导线的成本。除了传统的热塑性树脂外，还可以提高绝缘性能。因此，存在改进绝缘磁导线的机会，更具体地，存在包括由两种或多种树脂或材料的各种混合物形成的热塑性绝缘部的改进磁导线的机会。对于具有混合热塑性绝缘的磁导线来说，也有机会相对于传统磁导线提供改善的介电击穿、PDIV、切断、热老化、同心度和/或物理性能。
附图说明
参考附图阐述详细描述。在附图中，附图标记的最左边的数字表示该附图标记首次出现的附图。在不同的附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目；然而，各种实施例可以利用不同于图中所示的元件和/或组件。此外，提供附图是为了说明这里描述的示例性实施例，而不是为了限制本公开的范围。
图1是根据本公开的说明性实施例的包括至少一个挤出绝缘部层的示例性磁导线的透视图。
图2A-2D是根据本公开的说明性实施例的包括至少一个挤出绝缘部层的示例性磁导线结构的截面图。
图3是根据本公开的说明性实施例的示例系统的示意图，该示例系统可用于在磁导线上形成挤出绝缘部。
图4是描绘根据本公开的说明性实施例的用于形成包括至少一个挤出绝缘部层的磁导线的示例方法的流程图。
具体实施方式
本公开的各种实施例涉及磁导线，其包括由两种或多种材料的混合物形成的热塑性绝缘部。换句话说，热塑性绝缘层可以至少包括第一聚合物材料和不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料。在某些实施例中，热塑性绝缘部可以直接围绕导体形成。在其他实施例中，可以在导体周围形成一个或多个基础绝缘层，并且可以在基础绝缘层(一个或多个)周围形成热塑性绝缘部。例如，可以在导体周围形成一层或多层聚合物搪瓷绝缘层，并且可以在搪瓷周围形成热塑性绝缘层。
本公开的其他实施例涉及一种用于形成磁导线的方法，该磁导线包括由两种或多种材料的混合物形成的热塑性绝缘部。可以提供导体和两种或多种不同聚合物材料的混合物。至少一层磁导线绝缘系统可以通过在导体周围挤出混合物来形成。在某些实施例中，混合物可以直接围绕导体挤出。在其他实施例中，混合物可以围绕一个或多个基础绝缘层挤出，例如一层或多层聚合物搪瓷。
多种合适的材料和/或材料的组合可以根据不同实施方案的需要掺入聚合物混合物中。可以包含在混合物中的合适材料的例子包括但不限于聚醚醚酮(“PEEK”)、聚醚酮酮(“PEKK”)、聚芳醚酮(“PAEK”)、聚醚酰亚胺(“PEI”)、聚苯砜(“PPSU”)、聚醚砜(“PESU”)、聚苯硫醚(“PPS”)、聚苯并咪唑(“PBI”)、聚碳酸酯、一种或多种聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)等)一种或多种共聚酯、聚酰胺和/或热塑性聚酰亚胺(“TPI”)。此外，两种或多种聚合物材料可以以任何合适的混合比率或比例混合在一起。例如，每种聚合物材料可占聚合物混合物重量的约1.0％至约99.0％。在某些实施方案中，每种聚合物材料可占混合物重量的5.0％至95.0％。在其它实施方案中，每种聚合物材料可占混合物重量的10.0％至90.0％。可以基于多种合适的因素来选择聚合物材料和掺入混合物中的材料的相对量，这些因素包括但不限于材料的成本、加工特性、期望的介电击穿性、期望的局部放电起始电压(“PDIV”)、期望的切断、期望的热老化性能、期望的额定温度等。本文更详细地描述了可以使用的几个混合实例。
根据各种实施方案的需要，一种或多种添加剂可以掺入聚合物混合物中。例如，在某些实施方案中，可以将一种或多种相容剂添加到聚合物混合物中，以增加聚合物混合物的稳定性。在其他实施方案中，可以不使用任何相容剂形成稳定的聚合物混合物。作为另一个例子，一种或多种合适的填充材料可以添加到混合物中。合适的填充材料的例子包括但不限于无机材料，例如金属、过渡金属、镧系元素、锕系元素、金属氧化物和/或合适材料的水合氧化物，例如铝、锡、硼、锗、镓、铅、硅、钛、铬、锌、钇、钒、锆、镍等；合适的有机材料，例如聚苯胺、聚乙炔、聚亚苯基、聚吡咯、其他导电颗粒；和/或任何合适的材料组合。在某些实施例中，填充材料(一种或多种)可以增强耐电晕性和/或一种或多种热性能(例如，耐温性、耐切断性、热冲击性等)填充材料的颗粒可以具有任何合适的尺寸，并且可以使用填充材料和聚合物材料之间的任何合适的混合比。
作为由聚合物混合物形成挤出绝缘的结果，相对于利用某些高性能热塑性聚合物(例如PEEK)的传统磁导线，磁导线的成本可以降低。例如，聚合物混合物可以提供类似的性能(例如，PDIV、介电击穿、额定温度等)到PEEK，同时具有较低的总材料成本。相对于传统的热塑性聚合物，例如PEEK，某些聚合物混合物可以提供改善的电性能(例如，介电击穿、PDIV等)、温度性能和/或机械性能。此外，聚合物混合物的使用可以减少或消除挤出的热塑性绝热材料和底层之间对粘合剂或促进剂的需求。在某些情况下，聚合物混合物也可以提供更快的加工时间。
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的实施例，在附图中示出了本公开的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
参考图1，根据本公开的实施例示出了包括挤出绝缘部的示例性磁导线100的透视图。磁导线100可以包括中心导体105、围绕中心导体105形成的可选底部绝缘部110、以及围绕导体105和任何底部绝缘部110形成的挤出绝缘部115。根据需要，基础绝缘部110可以包括任意数量的子层，例如图1所示的三个子层120A-C。
图2A-2D是根据本公开的说明性实施例的包括至少一个挤出绝缘部层的示例性磁导线结构200、220、250、270的截面图。图2A示出了具有圆形横截面形状的示例性磁导线200，其中挤出绝缘部210围绕导体205形成。图2B示出了具有圆形横截面形状的另一示例磁导线220。然而，图2B的磁导线220包括导体225、形成在导体225周围的基础绝缘部230以及形成在基础绝缘部230周围的挤出绝缘部235。图2C示出了具有矩形横截面形状的示例性磁导线250，其中挤出绝缘部260围绕导体255形成。图2D示出了具有矩形横截面形状的另一示例磁导线270。然而，类似于图1的磁导线100，图2D的磁导线270包括导体275、形成在导体275周围的基础绝缘部280和形成在基础绝缘部280周围的挤出绝缘部285。
现在将更详细地描述图1的磁导线100的每个层或部件。图2A-2D的示例性磁导线200、220、250、270可以包括类似于参照图1描述的层或部件。实际上，如在各种实施例中所期望的，磁导线可以形成有多种合适的横截面形状和绝缘构造，只要绝缘部包括由聚合物材料的混合物形成的挤出绝缘层。图1-2D中所示的示例性构造仅作为非限制性示例提供。
首先转向导体105，导体105可以由多种合适的材料和/或材料组合形成。例如，导体105可以由铜、铝、退火铜、无氧铜、镀银铜、镀镍铜、铜包铝(“CCA”)、银、金、导电合金、双金属、碳纳米管或任何其他合适的导电材料形成。此外，导体105可以形成为任何合适的尺寸和/或横截面形状。如图所示，导体105可以具有矩形横截面形状。在其他实施例中，例如图2A和2B所示的实施例，导体105可以具有圆形横截面形状。在其他实施例中，导体可以形成为正方形、椭圆形或卵形或任何其他合适的横截面形状。此外，如某些横截面形状(例如所示的矩形)所期望的，导体可以具有圆形、尖锐、平滑、弯曲、成角度、截断或以其他方式形成的拐角。
导体105也可以形成为具有任何合适的尺寸，例如任何合适的规格、直径、高度、宽度、横截面积等。作为一个非限制性示例，矩形导体105的长边可以在大约0.020英寸(508μm)和大约0.750英寸(19050μm)之间，短边可以在大约0.020英寸(508μm)和大约0.400英寸(10160μm)之间。示例方形导体的边可以在大约0.020英寸(508μm)和大约0.500英寸(12700μm)之间。示例圆形导体的直径可以在大约0.010英寸(254μm)和大约0.500英寸(12700μm)之间。根据需要，可以使用其他合适的尺寸。
可以利用多种合适的方法和/或技术来形成、生产或以其他方式提供导体105。在某些实施例中，导体105可以通过用一个或多个模具拉制输入材料(例如，更大的导体等)来形成，以便将输入材料的尺寸减小到期望的尺寸。根据需要，一个或多个平整器和/或辊可用于在将输入材料拉过任何模具之前和/或之后改变输入材料的横截面形状。在某些实施例中，导体105可以与绝缘系统的一部分或全部一起形成。换句话说，导体形成和绝缘部的应用可以串序进行。在其他实施例中，具有期望尺寸的导体105可以预先形成或者从外部源获得。然后可以在导体105上施加或以其他方式形成绝缘部。
在某些实施例中，基础绝缘部110可以在施加挤出绝缘部115之前形成在导体105上。换句话说，基础绝缘部110可以形成为第一绝缘部，挤出绝缘部115可以形成为基础绝缘部110上方的第二绝缘部。根据需要，可以使用多种合适的材料来形成基础绝缘部110。例如，基础绝缘部110可以包括一层或多层聚合物搪瓷、一层或多层半导体层和/或一层或多层胶带或包裹层。在某些实施例中，基础绝缘部110可以直接形成在导体105上，例如，围绕导体105的外周。此外，根据需要，基础绝缘部110可以包括单层绝缘部或多个绝缘部子层，例如子层120A-C
在基础绝缘部110由多个子层形成的情况下，可以使用任何数量的子层。在某些实施例中，子层可以由相同的物质或材料形成。例如，子层可以形成为多个搪瓷层，并且每个搪瓷层可以由相同的聚合物材料形成。在其他实施例中，至少两个子层可以由不同的材料形成。例如，不同的搪瓷层可以由不同的聚合物材料形成。作为另一个例子，一个或多个子层可以由搪瓷形成，而另一个子层由合适的胶带或包裹物形成。
在某些实施例中，基础绝缘层110可以包括一层或多层搪瓷。搪瓷层通常通过将聚合物清漆涂覆到导体105上，然后在合适的搪瓷炉或熔炉中烘烤导体105而形成。聚合物清漆通常包括悬浮在一种或多种溶剂中的热固性聚合物固体材料。涂覆清漆后，由于烘烤或固化，溶剂被除去，从而留下固体聚合物搪瓷层。根据需要，可以在导体105上施加多层搪瓷。例如，可以施加第一层搪瓷，并且导体105可以穿过搪瓷炉或其他合适的固化装置。然后可以施加第二层搪瓷，并且导体105可以再次穿过固化装置(或单独的固化装置)。该过程可以重复进行，直到施加了所需数量的搪瓷涂层和/或达到了所需的搪瓷厚度或构造。根据需要，搪瓷炉可以被构造成便于导线100多次穿过该炉。除搪瓷炉之外或作为搪瓷炉的替代物，可以使用的其它固化装置包括但不限于红外光系统、紫外光系统和/或电子束系统。
在各种实施例中，可以形成任意数量的搪瓷层。此外，搪瓷的每一层和/或整个搪瓷构造可以具有任何期望的厚度，例如大约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、或0.020英寸的厚度，包括在上述任意两个值之间的范围内的厚度，或者包括在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内的厚度。
可以根据需要使用各种不同类型的聚合物材料来形成搪瓷层。合适材料的例子包括但不限于聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、酰胺酰亚胺、聚酯、聚酯酰亚胺、聚砜、聚苯砜、聚硫化物、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酮等。在某些实施例中，基础绝缘部110可以包括聚酰亚胺(“PI”)和/或聚酰胺酰亚胺(“PAI”)搪瓷。例如，一层或多层PI可以形成为基础绝缘部110，一层或多层PAI可以形成为基础绝缘部110，或者PI和PAI层的组合可以形成为基础绝缘部110。
根据需要，一种或多种合适的填充材料可以结合到搪瓷层中。合适的填充材料的例子包括但不限于无机材料，例如金属、过渡金属、镧系元素、锕系元素、金属氧化物和/或合适材料的水合氧化物，例如铝、锡、硼、锗、镓、铅、硅、钛、铬、锌、钇、钒、锆、镍等；合适的有机材料，例如聚苯胺、聚乙炔、聚亚苯基、聚吡咯、其他导电颗粒；和/或任何合适的材料组合。在某些实施例中，填充材料可以增强耐电晕性和/或一种或多种热性能(例如，耐温性、耐切断性、热冲击性等)的搪瓷层。填充材料的颗粒可以具有任何合适的尺寸，例如任何合适的直径。此外，可以使用填料和搪瓷层的聚合物材料之间的任何合适的混合物或混合比例。
根据需要，除了搪瓷之外，或者作为搪瓷的替代物，可以使用其他类型的基础绝缘材料110。在某些实施例中，基础绝缘部110可以包括一个或多个合适的包裹物或带，例如包裹导体105和/或任何下层的聚合物带。在其他实施例中，基础绝缘层110可以包括一层或多层挤出材料。例如，基础绝缘层110可以包括一层或多层挤出材料，其不是由两种或多种聚合物材料的混合物形成的。然后，挤出绝缘层115可以由在下面的挤出层(一个或多个)上方的聚合物混合物形成。作为另一个例子，基础绝缘层110可以包括由包含两种或多种材料的第一聚合物混合物形成的一层或多层。然后，挤出绝缘层115可以由第二聚合物混合物形成，该第二聚合物混合物包含两种或多种不同于第一混合物的材料。用于形成基板挤出绝缘层的材料可以类似于下面讨论的挤出绝缘层115的材料。此外，如果混合物用于形成基础绝缘材料，则该混合物可以以与所讨论的挤出绝缘材料115相似的方式形成。
在其他实施例中，基础绝缘部110可以包括一个或多个半导体材料层。半导体层可以具有介于导体105和绝缘部之间的导电性。半导体层可以由多种合适的材料和/或材料组合形成。例如，可以使用一种或多种合适的半导体搪瓷、挤出的半导体材料、半导体带和/或半导体包裹物。在某些实施例中，半导体层可以由将一种或多种合适的填充材料与一种或多种基础材料组合的材料形成。例如，半导体和/或导电填充材料(例如，上面讨论的任何填充材料，等等)可以与一种或多种合适的基础材料组合。可以使用填充材料和基础材料之间的任何合适的混合物或混合比例。例如，半导体层可以包括重量百分比在大约3％和大约20％之间的填充材料(一种或多种)，尽管也可以使用其他浓度(例如，在大约5％和大约50％之间，在大约7％和大约40％之间，等等)。此外，半导体层可以具有任何合适的厚度。
作为将一个或多个半导体层结合到磁导线100中的结果，不均匀的电场、磁场和/或电磁场(以下统称为电场)可以被均衡或“消除”例如，磁导线导体105表面上的缺陷或不连续性—例如毛刺(即尖峰)、凹痕(即凹谷)、导电材料的碎片、异物等—可能是局部非均匀电场的来源。当磁导线100通电时，这些不均匀的场可能对绝缘产生电应力。随后，电场的局部梯度可能导致绝缘完整性的过早恶化，并且还可能导致局部放电的开始和随后的发展，这可能最终导致绝缘的完全击穿。添加一个或多个半导体层可以有助于均衡或“平滑”不均匀的电场，从而减少绝缘中的局部应力。换句话说，一个或多个半导体层可以有助于均衡绝缘中的电压应力和/或消散导体105处或附近和/或磁导线100的表面处或附近的电晕放电。对于最靠近半导体层定位的绝缘部和/或绝缘层(例如，如果半导体层直接形成在导体105上，则是最里面的绝缘层)，缓冲和/或平滑效果可以相对较高。作为缓冲或平滑的结果，磁导线100的电性能可以得到改善。例如，可以提高磁导线100的击穿电压和/或局部放电起始电压(“PDIV”)。作为另一个例子，绝缘的长期性能可以被增强，因为一个或多个半导体层可以“中和”用于产生高梯度局部电场的源，并且随后减缓绝缘的老化过程并且延长磁导线100的预期寿命。
继续参考图1，挤出绝缘部115可以围绕导体105形成。在某些实施例中，例如图2A和2D所示的实施例，挤出绝缘部115可以直接围绕导体105形成，而没有任何中间绝缘层。在其他实施例中，例如图1、2B和2D所示的实施例，挤出的绝缘层115可以形成在基础绝缘层110(例如，聚合物搪瓷等)上方。根据本公开的一个方面，挤出绝缘部115可以由一层或多层热塑性绝缘部形成，该热塑性绝缘部包括两种或多种材料的混合物。换句话说，挤出热塑性绝缘部115可以包括至少第一聚合物材料和不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料。
多种合适的材料和/或材料的组合可以结合到用于形成挤出绝缘层115的聚合物混合物中。可以包含在聚合物混合物中的合适材料的例子包括但不限于聚醚醚酮(“PEEK”)、聚醚酮酮(“PEKK”)、聚醚醚酮(“PEEKK”)、聚醚酮(“PEK”)、聚芳醚酮(“PAEK”)、包括至少一个酮基的其它合适聚合物、聚醚酰亚胺(“PEI”)(例如由Sabic GlobalTechnologies销售的
Figure BDA0003366710650000091
)、聚苯砜(“PPSU”)(例如由Solvay Specialty PolymersUSA销售的
Figure BDA0003366710650000092
)、聚醚砜(“PESU”)、聚苯硫醚(“PPS”)、聚苯并咪唑(“PBI”)、聚碳酸酯、一种或多种聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)等)、一种或多种共聚酯、聚酰胺和/或热塑性聚酰亚胺(TPF)。。
在某些实施方案中，包含在混合物中的第一聚合物材料可以是或可以包括聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚或聚苯并咪唑中的一种。包含在混合物中的第二聚合物材料可以是或可以包括聚苯砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚碳酸酯或聚酯中的一种。在其他实施方案中，聚合物混合物可以包括选自聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚碳酸酯和聚酯的至少两种材料。
此外，两种或多种聚合物材料可以在聚合物混合物中以任何合适的混合比率或比例混合在一起。例如，按聚合物混合物的重量，每种聚合物材料可以是约1.0％至约99％。在某些实施方案中，每种聚合物材料被掺入混合物中(例如，第一聚合物材料、第二聚合物材料等)可以构成混合物重量的大约5、10、15、20、25、30、40、45、50、60、70、75、80、90或95％，包括在上述任意两个值之间的范围内(例如，在大约5和95％之间，在大约10和90％之间，等等)的重量百分比，或者包含在由上述值之一限定的最小或最大范围内(例如，至少5％、至少10％、不超过95％、不超过90％等等)的重量百分比。
可以基于多种合适的因素来选择聚合物材料和掺入混合物中的材料的相对量，这些因素包括但不限于材料的成本、加工特性、期望的介电击穿、期望的局部放电起始电压(“PDIV”)、期望切断、期望的热老化性能、期望的额定温度、期望的结晶度等。下面将更详细地描述一些可以使用的混合实例。此外，在某些实施例中，混合物可以包括半结晶材料的第一聚合物材料(例如，PEEK、PPS等)和作为无定形材料的第二聚合物材料(例如，PPSU等)。半结晶和无定形材料的组合是一种允许获得期望的混合物结晶度的方法。在某些实施例中，混合物可以形成为具有任何合适的结晶度，例如至少约25％的结晶度、至少约30％的结晶度等。此外，在某些实施方案中，相对于某些昂贵的单一聚合物材料，聚合物混合物的使用可以提高混合物的玻璃化转变温度。
在某些实施例中，聚合物混合物可以包括PESU和PPSU的组合。例如，聚合物混合物可以按重量包含约90％的PESU和约10％的PPSU。作为另一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约70％的PESU和约30％的PPSU。作为又一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约50％的PESU和约50％的PPSU。在其他实施方案中，聚合物混合物可以按重量包括大约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PESU，PESU的量包括在上述值中的任意两个之间的范围内(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)，或者PESU的量包含在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内(例如，至少5％，至少10％，等等)。此外，聚合物混合物可以按重量包括大约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PPSU，包括在上述值中的任意两个之间的范围内的PPSU量(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)，或者包含在由上述值之一在最小或最大端界定的范围内(例如，至少5％、至少10％等)的PPSU量。实际上，在PESU和PPSU之间可以根据需要使用多种合适的混合比。
在其他实施例中，聚合物混合物可以包括PEI和PEEK的组合。例如，聚合物混合物可以按重量包含约90％的PEI和约10％的PEEK。作为另一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约70％的PEI和约30％的PEEK。作为又一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约50％的PEI和约50％的PEEK。在其他实施方案中，聚合物混合物可以按重量包含约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PEI，包含在上述值中的任意两个之间的范围内(在5和95％之间，在10和90％之间，等等)的PEI的量，或者包含在由上述值之一限定的最小或最大端范围内的(至少5％，至少10％，等等)的PEI量。此外，聚合物混合物可以按重量包括大约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PEEK，包括在上述值的任意两个之间的范围内(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)的PEEK量，或者包含在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内(例如，至少5％，至少10％，等等)的PEEK的量。事实上，可以根据需要使用各种合适的聚乙烯醇与聚醚醚酮的混合比。
在其他实施例中，聚合物混合物可以包括PPSU和PEI的组合。例如，聚合物混合物可以按重量包含约90％的PPSU和约10％的PEI。作为另一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约70％的PPSU和约30％的PEI。作为又一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约50％的PPSU和约50％的PEI。在其他实施方案中，聚合物混合物可以按重量包括大约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PPSU，包括在上述值中的任意两个之间的范围内(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)的PPSU量，或者包含在由上述值之一限定的最小或最大端范围内(至少5％，至少10％，等等)的PPSU量。此外，聚合物混合物可以按重量包含约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PEI，包含在上述值的任意两个之间的范围内(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)的PEI量，或者包含在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内(例如，至少5％，至少10％，等等)的PEI的量。实际上，可以根据需要使用PPSU和PEI之间的各种合适的混合比。
在其他实施例中，聚合物混合物可以包括PPSU和PEEK的组合。例如，聚合物混合物可以按重量包含约90％的PPSU和约10％的PEEK。作为另一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约70％的PPSU和约30％的PEEK。作为又一个例子，聚合物混合物可以按重量包括约50％的PPSU和约50％的PEEK。在其他实施方案中，聚合物混合物可以按重量包括大约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PPSU，包括在上述值中的任意两个之间的范围内(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)的PPSU量，或者包含在由上述值之一在最小或最大端界定的范围内(例如，至少5％、至少10％等)的PPSU量。此外，聚合物混合物可以按重量包括大约5、10、20、25、30、40、50、60、70、80、90或95％的PEEK，包括在上述值的任意两个之间的范围内(例如，在5和95％之间，在10和90％之间，等等)的PEEK量，或者包含在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内(例如，至少5％，至少10％，等等)的PEEK的量。实际上，可以根据需要使用PPSU和PEEK之间的各种合适的混合比。
热塑性和/或其他聚合物材料的各种其他合适的组合可以用来形成聚合物混合物。以上讨论的聚合物混合物仅作为非限制性例子提供。其他混合物可以包括聚合物材料的其他组合和混合比。例如，混合物可以包括本文所述的任何比例和/或重量百分比的聚合物材料的任何组合。例如，可以通过将聚碳酸酯和聚酯结合来形成相对低成本的聚合物混合物。
此外，尽管上面讨论的混合物描述了两种聚合物材料的混合物，但是其它聚合物混合物可以包括以任何合适的混合比组合的三种或更多种聚合物材料。本文讨论的任何材料可用于三重聚合物混合物或具有三种以上聚合物组分的混合物。可以在各种实施例中使用的一些示例三重混合物包括但不限于PEEK、PPSU和PESU的混合物、PEEK、PPSU和PPS的混合物、PAEK、PESU,和PPSU的混合物、PAEK、PESU和PPS的混合物、PEEK、PEI和PPSU的混合物、PEEK、PEI和PESU的混合物以及PEEK、PEI和PPS的混合物。在这些混合物中可以使用任何合适的混合比。例如，聚合物材料可以组合，使得每种材料占混合物重量的5％至90％，或者使得每种材料占混合物重量的10％至80％。例如，每种聚合物材料可构成混合物重量的大约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90％，重量百分比包括在上述任意两个值之间的范围内，或者重量百分比包括在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内。
在某些实施方案中，可以在不添加或不使用相容剂的情况下形成聚合物混合物。某些聚合物混合物即使没有相容剂也保持稳定，是部分可混溶的，并且不影响聚合物材料的物理性能。相比之下，传统的教导表明相容剂是理想的。在其他实施方案中，一种或多种相容剂可以作为添加剂加入到聚合物混合物中，以增加聚合物混合物的稳定性。合适的相容剂的例子包括但不限于硅烷、钛酸盐、锆酸盐、聚醚酰亚胺、环氧甲酚酚醛树脂、金属碳酸盐(例如碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂等)，过氧化镁，硫，和/或马来酸酐。一种或多种相容剂可以以任何合适的比例或重量百分比加入。例如，一种或多种相容剂可以按重量占聚合物混合物的约0.1％至约30％。在各种实施方案中，一种或多种相容剂可以按重量占聚合物混合物的约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、或30.0％的聚合物混合物，包括在上述任意两个值之间的范围内的重量百分比，或者包括在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内的重量百分比。
在本公开的各种实施方式中，可以根据需要将多种其他合适的填充材料添加到聚合物混合物中。合适的填充材料的例子包括但不限于无机材料，例如金属、过渡金属、镧系元素、锕系元素、金属氧化物和/或合适材料的水合氧化物，例如铝、锡、硼、锗、镓、铅、硅、钛、铬、锌、钇、钒、锆、镍等。(例如，二氧化钛、氮化硼、二氧化硅等)；合适的有机材料，例如聚苯胺、聚乙炔、聚亚苯基、聚吡咯、其他导电颗粒；和/或任何合适的材料组合。在某些实施例中，填充材料(一种或多种)可以增强耐电晕性和/或一种或多种热性能(例如，耐温性、耐切断性、热冲击性等)。填充材料的颗粒可以具有任何合适的尺寸，例如任何合适的直径。在某些实施例中，填充材料可以包括纳米粒子。此外，可以使用填充材料和聚合物材料之间的任何合适的混合物或混合比例。
挤出工艺可导致由大约100％固体材料形成绝缘层。换句话说，挤出绝缘部115可以不含或基本上不含任何溶剂。结果，挤出绝缘部115的应用可能比搪瓷层的应用能量密集度低，因为不需要蒸发溶剂。在某些实施例中，挤出绝缘部115可以形成为单层。换句话说，单个聚合物挤出步骤可以在挤出绝缘部115的形成过程中进行。在其他实施例中，挤出绝缘部115可以通过多个挤出步骤形成。换句话说，挤出绝缘部115可以由多个子层形成。如果挤出绝缘部115包括子层，则子层可以由相同的材料形成，或者可选地，至少两层可以由不同的材料形成。例如，第一挤出层可以包括第一聚合物材料或聚合物混合物，而第二挤出层包括第二聚合物材料或聚合物混合物。实际上，各种不同的材料和/或材料的组合可以用来形成挤出绝缘层。
挤出绝缘部115可以根据需要形成任何合适的厚度。例如，挤出绝缘部材料可以形成为厚度在大约0.001英寸(25μm)和大约0.024英寸(610μm)之间。在各种实施例中，挤出绝缘部可以具有大约0.001英寸(25μm)、0.002英寸(51μm)、0.003英寸(76μm)、0.004英寸(102μm)、0.005英寸(127μm)、0.006英寸(152μm)、0.007英寸(178μm)、0.008英寸(203μm)、0.009英寸(229μm)、0.010英寸(254μm)、0.012英寸(305μm)、0.015英寸(381μm)、0.017英寸(432μm)、0.020英寸(508μm)、0.022英寸(559μm)或0.024英寸(610μm)的厚度，包括在上述任意两个值之间的范围内的厚度(例如，0.003英寸和0.010英寸之间的厚度，等等)，或者包括在由上述值之一限定的最小或最大端的范围内(例如，大约0.02英寸或更小的厚度，等等)的厚度。这些示例性厚度允许挤出的绝缘部115足够薄，以允许所得磁导线100的相对紧密的包装。此外，在某些实施例中，挤出绝缘部115可以形成为具有类似于下面的导体105和/或基础绝缘部110的横截面形状。例如，如果导体105具有矩形横截面形状，则挤出绝缘部115可以形成为具有矩形横截面形状。在其他实施例中，挤出绝缘部115可以形成为具有不同于下面的导体105(和/或下面的基础绝缘部110)的横截面形状。作为一个非限制性示例，导体105可以形成为椭圆形截面形状，而挤出层115形成为矩形截面形状。将会意识到各种其他合适的配置。
在某些实施例中，可以控制挤出过程，使得挤出的绝缘部115沿着磁导线100的纵向长度具有相对均匀的厚度。换句话说，挤出绝缘部115可以形成为同心度接近1.0。挤出绝缘部115的同心度是挤出绝缘部115的厚度与挤出绝缘部115在沿着磁导线100的纵向长度的任何给定横截面点处的厚度的比。在某些实施例中，挤出绝缘部115可以形成为同心度在大约1.0和1.8之间。例如，挤出绝缘部115可以形成为具有大约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的同心度，任意两个上述值之间的同心度，或者在最大端由上述值之一限定的同心度(例如，大约1.1或更小的同心度，大约1.3或更小的同心度).
类似于挤出绝缘层115，应用一个或多个其他绝缘层(例如，一层基础绝缘层110，等等)也可以被控制以产生期望的同心度。例如，任何绝缘层的同心度可以在大约1.0和1.8之间。在某些实施例中，绝缘层的同心度可以类似于上面针对挤出绝缘部115讨论的任何示例同心度。此外，围绕磁导线形成的组合绝缘层可以具有任何期望的整体同心度，例如上面参考挤出绝缘部115讨论的任何示例同心度。
在某些实施例中，挤出绝缘部115可以直接形成在导体105或下面的基础绝缘部110上。换句话说，挤出绝缘部115可以形成在底层上，而不使用粘合剂、粘合促进剂或粘合层。例如，相对于传统的无混合的单一材料，挤出绝缘层115可以由聚合物材料的混合物形成，该混合物提供了改进的粘附力。作为另一个例子，可以在施加挤出绝缘部115之前控制磁导线100的温度，以消除对粘合剂层的需要。结果，挤出的绝缘部115可以被结合到下层，而不使用单独的粘合剂。在其他实施例中，一种或多种合适的粘合剂、粘合促进剂或粘合层可以结合在挤出的绝缘层115和下面的层之间。根据需要，可以使用多种合适的粘合促进剂。
在其他实施例中，可以在导体105和/或任何数量的基础绝缘部层110上利用一种或多种合适的表面改性处理来促进与随后形成的层的粘附。例如，导体、搪瓷或其他层的表面可以通过合适的处理进行改性，以促进与随后形成的绝缘层(例如，随后形成的搪瓷层、挤出层等)的粘合。合适的表面改性处理的例子包括但不限于等离子体处理、紫外线(“UV”)处理、电晕放电处理和/或气体火焰处理。表面处理可以改变导体或绝缘层的形貌和/或在导体或绝缘层的表面上形成官能团，该官能团增强或促进随后形成的绝缘层的结合。因此，表面处理可以减少层间分层。
由于由聚合物混合物形成挤出绝缘部115，相对于专门利用某些高性能热塑性聚合物(如PEEK)的传统磁导线，磁导线105的成本可以降低。例如，聚合物混合物可以提供类似的性能(例如，PDIV、介电击穿、额定温度等)到PEEK或PPSU，同时具有较低的总材料成本。作为一个非限制性的例子，包含PEEK的聚合物混合物与较低成本的聚合物材料(例如，PPSU、PEI等)混合)可以提供与PEEK相似或更好的性能，同时具有更低的总体成本。
此外，某些聚合物混合物相对于某些未混合的常规聚合物(例如，漂白等)可以提供改进的性能。例如，聚合物混合物可以提供改善的电性能(例如，介电击穿、PDIV等)、温度性能(例如热老化、切断)和/或机械性能(例如弯曲测试、同心度、耐溶剂性、耐流体性等)相对于磁导线上使用的常规热塑性聚合物。聚合物混合物的使用也可以减少或消除挤出的热塑性绝缘部115和下层之间对粘合剂或促进剂的需求。在某些情况下，聚合物混合物还可以提供更快的加工时间、更低的加工温度、改善的加工条件和/或改善的物理和电性能。
由聚合物混合物和/或包含挤出绝缘部115的绝缘系统形成的挤出绝缘部115可以具有多种合适的电性能参数，例如多种合适的PDIV值和/或介电强度或击穿强度值。在某些实施例中，挤出绝缘部115和/或包含挤出绝缘部115的绝缘系统可以在25℃下提供至少大约1400、1450、1500、1550、1600、1700、1800或1900伏的PDIV值，或者包括在上述值中的任意两个之间的范围内的PDIV值。类似地，在某些值中，挤出绝缘部115和/或包含挤出绝缘部115的绝缘系统可以提供介电强度值(例如，通过合适的工业标准测试，例如喷射盒或箔片测试(shotbox or foil test)等测量的介电强度值。)至少约为12000、12500、13000、13500、14000、14500、15000、15500、16000、16500、17000、17500或18000伏，或者包括在上述任意两个值之间的范围内的介电强度值。
在某些实施方案中，由于将两种或多种聚合物材料掺入混合物中，聚合物混合物可以提供益处。例如，第一聚合物材料可以提供相对高的电性能，而第二聚合物材料可以提供相对高的机械性能。由两种聚合物材料形成的混合物可以提供所需的电性能和机械性能的组合。使用不同的聚合物混合物可以实现其他益处的组合。此外，两种或更多种聚合物材料的混合物或混合比可以至少部分基于聚合物混合物提供的所需性能标准。实际上，可以选择掺入混合物中的聚合物材料和/或选择材料的相关比例，以获得多种合适的电和/或机械性能，包括但不限于PDIV值、介电强度、切断值、热冲击值和/或耐油值。
以上参考图1-2D描述的磁导线100、200、220、250、270仅作为示例提供。在各种实施例中，可以根据需要对所示的磁导线100、200、220、250、270进行多种替换。例如，除了由聚合物混合物形成的挤出绝缘部之外，多种不同类型的绝缘层可以结合到磁导线中。作为另一个例子，磁导线和/或一个或多个绝缘层的横截面形状可以改变。实际上，本公开设想了多种合适的磁导线结构。
可以根据需要利用多种合适的系统和/或方法在磁导线上形成挤出绝缘部，例如图1-2D的任何示例磁导线上。图3示出了用于由聚合物混合物形成挤出绝缘部的一个示例系统300的示意图。系统300可以包括多种有助于加工磁导线305的部件。如图所示，系统300可包括放线装置(pay-off)310、预热器315、挤出机320、冷却槽325和取出装置330。下面将更详细地描述这些组件中的每一个，以及可选地结合到系统300中的其他组件。
参考图3，合适的放线装置310可以向系统300的被配置成形成挤出绝缘部的部件提供磁导线305。在某些实施例中，放线装置310可以提供具有期望尺寸(例如，期望横截面形状、期望直径、期望宽度和厚度等)的磁导线305。根据需要，在放线装置310提供磁导线305之前，也可以在磁导线305上形成基础绝缘部。在其他实施例中，放线装置310可以向被配置成形成具有期望尺寸的导体的一个或多个部件和/或被配置成形成基础绝缘部的一个或多个部件提供输入材料。
根据需要，系统300可以包括被配置成接收输入材料(例如，棒料等)的一个或多个线材成形装置或部件，并处理接收到的输入材料以形成具有所需尺寸的导体。例如，输入材料可以由合适的棒料分解装置或棒料碾磨机处理，该棒料分解装置或棒料碾磨机通过一个或多个模具牵引或拉动输入材料，该模具将输入材料的尺寸减小到期望的尺寸。根据需要，可以使用一个或多个平整器和/或辊来改变输入材料的横截面形状(例如，形成矩形线)。作为另一个例子，输入材料可以由用于形成具有期望尺寸的导体的合适的共形设备(conformdevice)或系统来处理。作为又一个例子，导体可以通过3D印刷或添加制造工艺形成。
在某些实施例中，系统300可以包括一个或多个部件或子系统，其被配置为在形成挤出绝缘部之前在磁导线305上形成基础绝缘。例如，系统300可以包括一个或多个搪瓷形成部件，例如清漆涂覆系统(例如，涂覆模具等)和一个或多个固化装置(例如，搪瓷炉、紫外线固化系统等)被配置成在磁导线305上形成任何合适数量的搪瓷层。根据需要，可以将其他合适的基础绝缘部形成部件结合到系统300中。
继续参考图3，系统300可以包括一个或多个被配置为在施加挤出绝缘部之前控制磁导线305的温度的部件。例如，磁导线305可以穿过一个或多个预热器320，以便在挤出过程之前达到期望的温度。预热器315可以包括被配置成增加或升高磁导线305的温度的任何合适部件，例如一个或多个加热线圈、加热器、烤箱等。根据需要，也可以使用一个或多个冷却装置。磁导线305的温度可以被调节或控制，以在挤出之前获得多种合适的值。例如，在某些实施例中，在挤出之前，温度可以控制在大约200℃或更高。作为另一个例子，在挤出之前，温度可以控制在大约400℉或更高。将温度控制或保持在该水平可以促进挤出的热塑性层和下面的导体或基础绝缘部之间的粘合。
一个或多个合适的挤出机320或挤出装置可以被配置成接收磁导线305并挤出磁导线305上的热塑性绝缘部。根据本公开的一个方面，挤出机(一个或多个)320可以被配置成挤出聚合物混合物。在某些实施例中，挤出机320可以是单螺杆或多螺杆(例如，双螺杆等)挤出机，被配置为在被任意数量的合适挤出头和/或被配置成施加所需量的热塑性绝缘的其它装置挤出到磁导线305上之前接收输入材料并加工输入材料(例如，混合、提高温度、增加压力等)。根据需要，可以控制挤出绝缘材料的流速，以获得所需的厚度。此外，在某些实施例中，可以使用一个或多个挤出模具来控制挤出绝缘材料的厚度和/或形状。
继续参考图3，系统300可以包括被配置成在挤出过程之后控制磁导线305的温度的任何合适的装置。在某些实施例中，挤出的绝缘材料可以在挤出后被加热。此外，在某些实施例中，可以对在卷绕成品磁导线之前用于冷却被挤出绝缘部的过程进行控制。作为控制被挤出绝缘部冷却速率的结果，可以实现期望的特性(例如，期望的结晶度，等等)。冷却装置可以包括任何合适的装置和/或系统，其被配置为在卷绕(或后续处理)之前降低成品磁导线的温度。在某些实施例中，冷却装置可以包括冷却槽325、降温器或液体浴(例如，水浴)，为了冷却，磁导线305可以穿过该冷却槽。浴中液体的温度可以通过循环液体来控制。另外，冷却速率可以作为控制液体温度和/或建立冷却槽325的期望长度的函数来控制。
在被挤出的绝缘部冷却之后，成品磁导线305可以被提供给一个或多个合适的收起装置330、蓄积器或收起装置。这些装置可以例如向磁导线305施加张力、捆扎线305和/或将成品线305缠绕到线轴上。在其他实施例中，磁导线305可以在收起之前提供给一个或多个下游装置或部件。例如，磁导线305可以被提供给被配置成在磁导线305上形成附加绝缘的一个或多个部件，例如被配置成形成附加挤出绝缘部的子系统或被配置成形成保形绝缘层(例如，聚对二甲苯层等)的子系统。在磁导线305上。作为另一个例子，磁导线305可以被提供给被配置成由磁导线305形成一个或多个物品的一个或多个部件，例如可以被结合到马达或其他电器中的夹子或线圈。
在某些实施例中，挤出绝缘层的形成可以用一种或多种其它工艺以串联或串联的方式形成。例如，挤出绝缘部的形成可以通过拉丝或导体形成和/或一个或多个基础绝缘层的形成以串序方式形成。在其他实施例中，磁导线105可以在整个过程中的任何合适的步骤中被卷绕，并且随后被提供给另一个部件或子系统。
此外，任何合适数量的马达、飞轮、绞盘和/或测力传感器可以结合到系统300中，以控制磁导线305经过系统300的过程。任何合适数量的控制器(例如，控制单元、计算机、微控制器等)可以被配置成控制系统300的各种组件。例如，一个或多个控制器可以促进系统300内的马达和/或线速度的同步。根据需要，控制器和/或控制器的组合可以另外控制各种各样的其他参数，例如施加的清漆的流速、搪瓷炉的温度、各种加热/冷却装置的温度、挤出装置的流速、降温器中包含的液体的温度和/或在磁导线305上进行的各种测试。每个控制器可以是单独的组件，或者可替换地，结合到另一个设备或组件中。此外，任何数量的合适的通信信道(例如，有线通信信道、无线通信信道等)可以促进控制器和一个或多个其他组件(例如，一个或多个电机、另一个控制器、其他设备等)之间的通信。
以上参考图3描述的系统300仅作为示例提供。多种其他合适的系统可用于形成磁导线，该磁导线包括至少一层由聚合物混合物形成的挤出绝缘层。这些系统可以包括比图3的系统300更多或更少的组件。此外，这些系统可以包括图3的系统300的某些替代组件，其仅作为非限制性示例提供。实际上，本公开设想了可用于形成磁导线的多种合适的系统。
图4是描绘根据本公开的说明性实施例的用于形成包括至少一个挤出绝缘部层的磁导线的示例方法400的流程图。方法400可以利用多种合适的系统和/或设备来执行。例如，方法400的一部分可以由图3的系统300执行。方法400可以在框405开始，并且可以提供导体。在某些实施例中，可以提供具有期望尺寸的预制导体。在其他实施例中，可以提供和处理输入材料，以便形成具有期望尺寸的导体。例如，输入材料可以通过棒磨机、平整机和/或辊来处理，以便提供具有期望尺寸的导体。
在在某些实施例中是可选的框410，可以在导体上形成基础绝缘部。可以根据需要形成多种合适的基础绝缘和/或不同类型的基础绝缘的组合。例如，可以形成一个或多个搪瓷层。在某些实施例中，可以形成一层或多层聚酰胺酰亚胺和/或聚酰亚胺搪瓷作为基础绝缘部。作为另一个例子，可以形成一个或多个半导体层。作为又一个例子，一层或多层挤出绝缘部，例如不包括聚合物混合物的挤出绝缘部，可以形成为基础绝缘部。
在框415，可以提供混合的热塑性材料或聚合物混合物用于挤出。如本文所述，可以提供多种合适的聚合物混合物。聚合物混合物可以包括以任何合适的混合比率混合或混合的两种或多种聚合物材料。例如，聚合物混合物可包括聚醚醚酮(“PEEK”)、聚醚酮酮(“PEKK”)、聚芳醚酮(“PAEK”)、聚醚酰亚胺(“PEI”)、聚苯砜(“PPSU”)、聚醚砜(“PESU”)、聚苯硫醚(“PPS”)、聚苯并咪唑(“PBI”)、聚碳酸酯、一种或多种聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)等的合适组合)，一种或多种共聚酯、聚酰胺和/或热塑性聚酰亚胺(“TPI”)。在某些实施方案中，混合物可以在没有任何相容剂的情况下形成。在其他实施方案中，一种或多种相容剂可以添加到混合物中。各种各样的填料和/或其他合适的添加剂可以根据需要结合到各种实施方案的聚合物混合物中。
在框420，具有基础绝缘部的导体或导线的温度可以在挤出之前被控制。例如，可以使用一个或多个合适的预热器或其他装置来控制预挤出温度。在方框425，通过在导体或导线上挤出聚合物混合物，可以形成热塑性绝缘层。任何合适的挤出装置都可以用来挤出热塑性绝缘层。然后，在挤出之后，可以在框430控制磁导线和挤出绝缘部的温度。例如，冷却槽和/或其他合适的部件可用于在挤出后冷却磁导线。
在某些实施例中，方法400可以在框430之后结束。在其他实施例中，可以执行一个或多个附加操作。例如，在某些实施例中，一个或多个附加绝缘层(例如，另一挤出层、共形层等)可以形成在磁导线上。作为另一个例子，磁导线可以形成一个或多个物品(例如，线圈、夹子等)可以结合到电器中。方法400然后可以在附加操作之后结束。
图4的方法400中描述和示出的操作可以按照各种实施例中期望的任何合适的顺序来执行或实施。另外，在某些实施例中，至少一部分操作可以并行执行。此外，在某些实施例中，可以执行少于或多于图4中描述的操作。
例子
如上所述，多种合适的聚合物混合物可用于形成挤出的磁导线绝缘部。下表1和表2中列出的实施例是说明性的而非限制性的，并且代表本发明的具体实施方案，其中各种聚合物混合物被用于形成磁导线绝缘部。为了一致性，实施例中讨论的导线样品都制备成矩形导线，其导体宽度约为3.384毫米，导体厚度约为1.834毫米，公差为+/-0.015毫米。此外，基础绝缘部由聚酰胺酰亚胺(“PAI”)形成。在其他实施例中，导体可以形成为具有不同的尺寸。此外，可以根据需要使用其他基础绝缘部，例如聚酰亚胺搪瓷。在其他实施例中，聚合物混合物可以直接挤出在导体上。
参考表1和2，提供了各种聚合物混合物配方。对于每种聚合物混合物，提供了用于形成相关聚合物混合物的聚合物材料的重量百分比。此外，提供了挤出单一材料、PEEK、PPSU(例如Radel 5800)和PEI(例如Ultem 1000)的对照样品，用于与聚合物混合物进行比较。对于每种类型的挤出绝缘部，提供挤出层的厚度。此外，还提供了挤出样品的测量性能标准。首先，提供在不同温度(例如，25℃和150℃)下测量的PDIV值。还提供了导线样品在190℃温度下放置1000小时后测得的PDIV值。还提供了导线样品经过1500次循环(每次循环约24分钟，温度在-40℃和150℃之间交替)后测得的PDIV值。还提供了喷射盒测试和箔片测试的介电击穿值。在喷射盒盒测试中，将一根磁导线浸入喷射球中，测试直至失效。在箔片测试中，将金属箔片缠绕在磁导线上，并测试该线直到失效。继续参考表1和表2，提供了每个导线样品的断裂伸长率。还提供了切断温度。此外，发现每一个导线样品都满足几个工业标准测试，例如柔性测试、热冲击测试、弯曲测试和耐油性测试。
Figure BDA0003366710650000211
表1
Figure BDA0003366710650000221
表2
如表1和表2所示，某些聚合物混合物可以提供与常规单一聚合物挤出材料(例如，聚醚醚酮、PPSU、聚乙烯亚胺等)相似或更好的性能。例如，某些聚合物混合物可以提供增强的PDIV和/或介电击穿性能。此外，某些聚合物混合物的制造或生产可能比传统的单一聚合物材料更便宜。
条件语言，例如“可以”、“能够”、或“可能”，除非另外特别声明，或者在所使用的上下文中以其他方式理解，通常旨在传达某些实施例可以包括某些特征、元件和/或操作，而其他实施例不包括这些特征、元件和/或操作。因此，这种条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或操作，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或操作是否包括在或将在任何特定实施例中执行的逻辑。
受益于前述描述和相关附图中给出的教导，本文阐述的公开内容的许多修改和其他实施例将是显而易见的。因此，应当理解，本公开不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管这里使用了特定的术语，但是它们仅用于一般的和描述性的意义，而不是为了限制的目的。

Claims (47)

1.一种磁导线，包括:
导体；和
在导体周围形成的绝缘部，该绝缘部包括至少一层挤出绝缘部，该挤出绝缘部包括第一聚合物材料和不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料的混合物，
其中所述第一聚合物材料包括聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚或聚苯并咪唑中的一种，并且
其中第二聚合物材料包括聚苯砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚碳酸酯或聚酯中的一种。
2.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的每一种占所述混合物的5％至95％。
3.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的每一种占所述混合物的10％至90％。
4.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物包括聚苯砜和聚醚砜。
5.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物包括聚醚醚酮和聚醚酰亚胺。
6.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物包括聚苯砜和聚醚酰亚胺。
7.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物包括聚醚醚酮和聚苯砜。
8.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述第一材料包括半结晶材料，并且所述第二材料包括无定形材料。
9.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物不包括任何相容剂。
10.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物进一步包括相容剂。
11.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述混合物进一步包括填充材料。
12.根据权利要求11所述的磁导线，其中所述填充材料包括二氧化钛、氮化硼或二氧化硅中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的磁导线，其中，所述绝缘部进一步包括:
围绕导体形成的基础绝缘部，其中挤出绝缘部围绕基础绝缘部形成。
14.根据权利要求13所述的磁导线，其中所述基础绝缘部包括至少一层聚合物搪瓷。
15.根据权利要求14所述的磁导线，其中所述至少一层搪瓷包括聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺中的一种。
16.根据权利要求1所述的磁导线，其中所述绝缘部包括25℃下至少1700伏的局部放电起始电压。
17.一种磁导线，包括:
导体；和
在导体周围形成的绝缘部，该绝缘部包括至少一层挤出绝缘部，该挤出绝缘部包括选自聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚碳酸酯和聚酯中的至少两种材料的混合物。
18.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述至少两种材料中的第一种包括聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚或聚苯并咪唑中的一种，并且
其中两种材料中的第二种包括聚苯砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚碳酸酯或聚酯中的一种。
19.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述至少两种聚合物材料中的每一种占混合物的5至95％。
20.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述至少两种聚合物材料中的每一种占混合物的10至90％。
21.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述混合物包括聚苯砜和聚醚砜。
22.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述混合物包括聚醚醚酮和聚苯砜。
23.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述至少两种材料中的第一种包括半结晶材料，并且所述至少两种材料中的第二种包括无定形材料。
24.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述混合物不包括任何相容剂。
25.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述混合物进一步包括相容剂。
26.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述混合物进一步包括填充材料。
27.根据权利要求26所述的磁导线，其中所述填充材料包括二氧化钛、氮化硼或二氧化硅中的至少一种。
28.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述绝缘部进一步包括:
围绕导体形成的基础绝缘部，其中挤出绝缘部围绕基础绝缘部形成。
29.根据权利要求28所述的磁导线，其中所述基础绝缘部包括至少一层聚合物搪瓷。
30.根据权利要求29所述的磁导线，其中所述至少一层搪瓷包括聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺中的一种。
31.根据权利要求17所述的磁导线，其中所述绝缘部包括25℃下的至少1700伏的局部放电起始电压。
32.一种形成磁导线的方法，该方法包括:
提供导体；
提供第一聚合物材料和不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料的混合物，其中第一聚合物材料包括聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯砜、聚苯硫醚或聚苯并咪唑中的一种，并且其中第二聚合物材料包括聚苯砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚碳酸酯或聚酯中的一种；和
在导体周围形成绝缘部，其中形成绝缘部包括挤出包含混合物的至少一层。
33.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供这样的混合物：第一聚合物材料和第二聚合物材料中的每一种占混合物重量的5％至95％。
34.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供这样的混合物：第一聚合物材料和第二聚合物材料中的每一种占混合物重量的10％至90％。
35.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供包含聚苯砜和聚醚砜的混合物。
36.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供包含聚醚醚酮和聚醚酰亚胺的混合物。
37.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供包含聚苯砜和聚醚酰亚胺的混合物。
38.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供包含聚醚醚酮和聚苯砜的混合物。
39.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供半结晶材料作为第一聚合物材料和提供无定形材料作为第二聚合物材料。
40.权利要求32的方法，其中提供混合物包括提供不包含任何相容剂的混合物。
41.权利要求32的方法，其中提供混合物还包括提供与第一聚合物材料和第二聚合物材料组合的相容剂。
42.权利要求32的方法，其中提供混合物还包括提供与第一聚合物材料和第二聚合物材料组合的填充材料。
43.根据权利要求42所述的方法，其中提供填充材料包括提供二氧化钛、氮化硼或二氧化硅中的至少一种。
44.根据权利要求32所述的方法，其中形成绝缘部进一步包括:
在导体周围形成基础绝缘部，
其中挤出包含混合物的至少一层包括围绕基础绝缘部挤出至少一层。
45.根据权利要求44所述的方法，其中形成基础绝缘部包括形成至少一层聚合物搪瓷。
46.权利要求45的方法，其中形成至少一层聚合物搪瓷包括形成至少一层聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺。
47.根据权利要求32所述的方法，其中形成绝缘部包括形成在25℃下具有至少1700伏的局部放电起始电压的绝缘部。
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