JP7478098B2 - コロナ耐性ポリイミド絶縁体を持つマグネットワイヤ - Google Patents
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Description
この出願は、2018年5月7日に出願された「コロナ耐性ポリイミドマグネットワイヤ絶縁体(Corona Resistant Polyimide Magnet Wire Insulation)」と題された米国仮出願第62/667,649号の優先権を主張し、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、概して、マグネットワイヤおよび、より具体的には、モーター巻線の寿命を改善するように設計されたコロナ耐性ポリイミドから形成された絶縁体を含むマグネットワイヤに関する。
巻線また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ー、モータースタータージェネレーター、変圧器等の、多種の電気機械およびデバイスで利用使用される。マグネットワイヤは、典型的に、中心導伝体の周囲に形成されたポリマー性エナメル絶縁体を含む。エナメル絶縁体は、マグネットワイヤにワニスを塗布し、オーブン中でワニスを硬化させて溶剤を除去することにより、薄いエナメル層を形成することによって形成される。このプロセスは、目的のエナメルのビルドまたは厚さが達成されるまで繰り返される。エナメル層を形成するために利用されるポリマー性材料は、特定の最高動作温度での使用を意図される。また、電気デバイスは、ワイヤの絶縁体を破壊または劣化し得る比較的高い電圧条件に供され得る。例えば、インバータは、特定のタイプのモーターに入力される可変周波数を生成し得、可変周波数は、モーターの早期巻線障害を引き起こす急峻な波形を示し得る。
本開示の特定の実施形態は、ポリイミド絶縁体を持つ従来のマグネットワイヤと比較して改善されたコロナ耐性および/または熱寿命の向上を有するポリイミド(「PI」)絶縁体を含むマグネットワイヤを対象とする。本開示の他の実施形態は、改善されたコロナ耐性および/または熱寿命の向上を有するPI絶縁体を含むマグネットワイヤを作製する方法に関する。本開示の一態様によれば、充填材料は、PIポリマーまたは樹脂に添加することができる。また、充填材料は、少なくとも酸化チタン(TiO2)および酸化シリカ(SiO2))の配合を含んでもよい。配合は、酸化クロム(CrO2)等、必要に応じて他の適した材料をさらに含んでもよい。フィラーの添加は、マグネットワイヤ上に充填されたPIから形成されたエナメル層のコロナ抵抗および/または熱寿命を改善し得る。結果として、マグネットワイヤおよび/またはマグネットワイヤを組み込んだ電気デバイス(例えば、モーター等)の寿命は、部分放電および/または他の悪条件の下で増加または延長され得る。フィラーの添加は、マグネットワイヤの熱伝導率も向上させ得る。特に、フィラーは、導伝体からの増強された熱放散を促進し得る。
Claims (31)
- 以下:
導伝体;および
前記導伝体の周りに形成されたポリマー性エナメル絶縁体の少なくとも1つの層であって、該ポリマー性エナメル絶縁体が、ポリイミド中に分散されたフィラー、およびホルムアルデヒド材料と反応させたアミン部分を含む添加剤を含む、上記少なくとも1つの層
を含むマグネットワイヤであって、
前記フィラーが、20重量パーセントから80重量パーセントの間の酸化シリカおよび20から80重量パーセントの間の酸化チタンを含み、
前記ポリマー性エナメル絶縁体が、260の熱クラス、280、またはそれより大きい熱クラスを有する、
上記マグネットワイヤ。 - 前記フィラーが、60重量パーセントから80重量パーセントの間の酸化チタンおよび20重量パーセントから40重量パーセントの間の酸化シリカを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- 前記ポリマー性エナメル絶縁体が、10重量パーセントから25重量パーセントの間のフィラーを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- 前記ポリマー性エナメル絶縁体が、15重量パーセントから20重量パーセントの間のフィラーを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- 前記添加剤が、接着促進剤として作用する、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- 前記添加剤が、サイメルを含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- ポリマー性エナメル絶縁体の前記少なくとも1つの層が、ポリマー性エナメル絶縁体の複数の層を含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- ポリマー性エナメル絶縁体の前記少なくとも1つの層の周りに形成されたトップコート絶縁体層をさらに含む、請求項1に記載のマグネットワイヤ。
- 前記トップコート絶縁体層が、充填されていない層を含む、請求項8に記載のマグネットワイヤ。
- 前記トップコート絶縁体層が、ポリアミドイミドを含む、請求項8に記載のマグネットワイヤ。
- 前記トップコート絶縁体層が、組み合わされたポリマー性エナメル絶縁体およびトップコート絶縁体層との合計厚さの5から15パーセントの間を含む、請求項8に記載のマグネットワイヤ。
- 以下:
導伝体;および
前記導伝体の周りに形成された充填されたポリマー性エナメル絶縁体であって、該充填されたポリマー性エナメル絶縁体が、(i)10重量パーセントから25重量パーセントのフィラーを含む、上記充填されたポリマー性エナメル絶縁体
を含むマグネットワイヤであって、
前記フィラーが、20から80重量パーセントの酸化シリカおよび20から80重量パーセントの酸化チタンを含み、
前記ポリマー性エナメル絶縁体が、260の熱クラス、280、またはそれより大きい熱クラスを有する、
上記マグネットワイヤ。 - 前記フィラーが、60重量パーセントから80重量パーセントの間の酸化チタンおよび20重量パーセントから40重量パーセントの間の酸化シリカを含む、請求項12に記載のマグネットワイヤ。
- 前記充填されたポリマー性エナメル絶縁体が、15重量パーセントから20重量パーセントの間のフィラーを含む、請求項12に記載のマグネットワイヤ。
- 前記充填されたポリマー性エナメル絶縁体が、ホルムアルデヒド材料と反応させたアミン部分を含む添加剤をさらに含み、前記添加剤が、接着促進剤として作用する、請求項12に記載のマグネットワイヤ。
- 前記充填されたポリマー性エナメル絶縁体が、ホルムアルデヒド材料と反応させたアミン部分を含む添加剤をさらに含み、前記添加剤が、サイメルを含む、請求項12に記載のマグネットワイヤ。
- 前記充填されたポリマー性エナメル絶縁体が、ポリマー性エナメル絶縁体の複数の層を含む、請求項12に記載のマグネットワイヤ。
- 前記充填されたポリマー性エナメル絶縁体の周囲に形成されたトップコート絶縁体層をさらに含む、請求項12に記載のマグネットワイヤ。
- 前記トップコート絶縁体層が、充填されていない層を含む、請求項18に記載のマグネットワイヤ。
- 前記トップコート絶縁体層が、ポリアミドイミドを含む、請求項18に記載のマグネットワイヤ。
- 前記トップコート絶縁体層が、組み合わされた充填されたポリマー性エナメル絶縁体およびトップコート絶縁体層との合計厚さの5から15パーセントの間を含む、請求項18に記載のマグネットワイヤ。
- 以下:
導伝体を提供すること;および
前記導伝体の周りにポリマー性エナメル絶縁体を形成することであって、該ポリマー性エナメル絶縁体が、(i)10重量パーセントから25重量パーセントのフィラーを含む、上記形成すること
を含む、マグネットワイヤを形成する方法であって、
前記フィラーが、20から80重量パーセントの酸化シリカおよび20から80重量パーセントの酸化チタンを含み、
前記ポリマー性エナメル絶縁体が、260の熱クラス、280、またはそれより大きい熱クラスを有する、
上記方法。 - ポリマー性エナメル絶縁体を形成することが、ポリマー性エナメル絶縁体を60重量パーセントから80重量パーセントの間の酸化チタンおよび20重量パーセントから40重量パーセントの間の酸化シリカを含むフィラーで形成することを含む、請求項22に記載の方法。
- ポリマー性エナメル絶縁体を形成することが、15重量パーセントから20重量パーセントの前記フィラーを含むポリマー性エナメル絶縁体を形成することを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記ポリマー性エナメル絶縁体が、ホルムアルデヒド材料と反応させたアミン部分を含む添加剤をさらに含み、前記添加剤が、接着促進剤として機能する、請求項22に記載の方法。
- 前記ポリマー性エナメル絶縁体が、ホルムアルデヒド材料と反応させたアミン部分を含む添加剤をさらに含み、前記添加剤が、サイメルを含む、請求項22に記載の方法。
- ポリマー性エナメル絶縁体を形成することが、ポリマー性エナメル絶縁体の複数の層を形成することを含む、請求項22に記載の方法。
- 以下:
前記ポリマー性エナメル絶縁体の周りに形成されたトップコート絶縁体層を形成することをさらに含む、
請求項22に記載の方法。 - トップコート絶縁体層を形成することが、充填されていないトップコート絶縁体層を形成することを含む、請求項28に記載の方法。
- トップコート絶縁体層を形成することが、ポリアミドイミドトップコート絶縁体層を形成することを含む、請求項28に記載の方法。
- トップコート絶縁体層を形成することが、組み合わされたポリマー性エナメル絶縁体とトップコート絶縁体層との合計厚さの5から15パーセントの間を含むトップコート絶縁体層を形成することを含む、請求項28に記載の方法。
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