知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023164386
(43)【公開日】2023-11-10
(54)【発明の名称】可撓性コロナ耐性絶縁体を有するマグネットワイヤ
(51)【国際特許分類】
H01F 5/06 20060101AFI20231102BHJP
H01B 7/02 20060101ALI20231102BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20231102BHJP
【ＦＩ】
H01F5/06 Q
H01B7/02 A
H01F5/06 H
H01F27/28 123
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023073603
(22)【出願日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】17/731,357
(32)【優先日】2022-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】598077037
【氏名又は名称】エセックス フルカワ マグネット ワイヤ ユーエスエイ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100173473
【弁理士】
【氏名又は名称】高井良 克己
(72)【発明者】
【氏名】マシュー リーチ
(72)【発明者】
【氏名】ジェイムズ ジェイ コーネル
(72)【発明者】
【氏名】アレン ロー ギッシンジャー
(72)【発明者】
【氏名】アラン アール ネル
(72)【発明者】
【氏名】フレデリック マーシャル マクファーランド
(72)【発明者】
【氏名】タマンナ ファードス マクファーランド
(72)【発明者】
【氏名】モハンマド マズハル サイード
【テーマコード（参考）】
5E043
5G309
【Ｆターム（参考）】
5E043AB01
5G309MA03
(57)【要約】
【課題】可撓性コロナ耐性エナメル絶縁体を有するマグネットワイヤは、導体と、導体の周囲に形成された多層絶縁システムとを含み得る。
【解決手段】絶縁システムは、第１のポリマーエナメル絶縁体から形成されるベースコート、第２のポリマーエナメル絶縁体から形成されるミッドコート、および第３のポリマーエナメル絶縁体から形成されるトップコートを含み得る。ミッドコートは、ベースとなるポリアミドイミド材料に分散された二酸化ケイ素と酸化クロムとを含有するフィラーを含み得る。加えて、マグネットワイヤは、ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたときに、トップコートにほとんど亀裂が生じないか、または全く生じない場合があり得る。
【選択図】図1B
【解決手段】絶縁システムは、第１のポリマーエナメル絶縁体から形成されるベースコート、第２のポリマーエナメル絶縁体から形成されるミッドコート、および第３のポリマーエナメル絶縁体から形成されるトップコートを含み得る。ミッドコートは、ベースとなるポリアミドイミド材料に分散された二酸化ケイ素と酸化クロムとを含有するフィラーを含み得る。加えて、マグネットワイヤは、ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたときに、トップコートにほとんど亀裂が生じないか、または全く生じない場合があり得る。
【選択図】図1B
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マグネットワイヤであって、
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
【請求項2】
前記ミッドコートは、前記絶縁システムの総厚の少なくとも５パーセントを占める、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項3】
前記ミッドコートは、前記絶縁システムの総厚の少なくとも２５％を占める、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項4】
前記トップコートは、未充填のポリアミドイミドを備える、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項5】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の１０％～７０％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の５％～８０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～５０％である第３の厚さを有する、
請求項１に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の５％～８０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～５０％である第３の厚さを有する、
請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項6】
前記ベースコートは、絶縁システムの総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～３５％である第３の厚さを有する、
請求項１に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～３５％である第３の厚さを有する、
請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項7】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項１に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項8】
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項9】
前記絶縁システムは、少なくとも２４０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項10】
マグネットワイヤであって、
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記ミッドコートは、前記絶縁システムの総厚の少なくとも５％を占める、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備える、マグネットワイヤ。
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記ミッドコートは、前記絶縁システムの総厚の少なくとも５％を占める、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備える、マグネットワイヤ。
【請求項11】
前記ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りに１８０度曲げたときのトップコートの亀裂頻度は、１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りにそれぞれ曲げられた前記ワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項12】
前記ベースコートは、ＴＨＥＩＣポリエステルを備える、請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項13】
前記トップコートは、未充填のポリアミドイミドを備える、請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項14】
前記ミッドコートは、前記絶縁システムの総厚の少なくとも２５パーセントを占める、請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項15】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の１０％～７０％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の５％～８０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～５０％である第３の厚さを有する、
請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の５％～８０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～５０％である第３の厚さを有する、
請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項16】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～３５％である第３の厚さを有する、
請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～３５％である第３の厚さを有する、
請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項17】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項18】
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１０に記載のマグネットワイヤ。
【請求項19】
マグネットワイヤであって、
導体と、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートであって、前記ベースコートは、総厚の１０％～７０％である第１の厚さで形成される、ベースコートと、
前記ベースコートの周囲に、総厚の５％～８０％である第２の厚さで形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
ポリアミドイミドを備える第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートであって、総厚の５％～５０％である第３の厚さで前記ミッドコートの周囲に形成される、トップコートと、
を備え、
ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
導体と、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートであって、前記ベースコートは、総厚の１０％～７０％である第１の厚さで形成される、ベースコートと、
前記ベースコートの周囲に、総厚の５％～８０％である第２の厚さで形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
ポリアミドイミドを備える第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートであって、総厚の５％～５０％である第３の厚さで前記ミッドコートの周囲に形成される、トップコートと、
を備え、
ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
【請求項20】
第１の厚さは、総厚の４５％～６５％であり、
第２の厚さは、総厚の２５％～４０％であり、
第３の厚さは、総厚の５％～１５％である、
請求項１９に記載のマグネットワイヤ。
第２の厚さは、総厚の２５％～４０％であり、
第３の厚さは、総厚の５％～１５％である、
請求項１９に記載のマグネットワイヤ。
【請求項21】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項１９に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項１９に記載のマグネットワイヤ。
【請求項22】
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１９に記載のマグネットワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年５月１０日に出願され「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国特許出願第１７／３１６，３３３号の一部継続出願であり、当該出願は、２０２０年８月２６日に出願され「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国特許第１１，００４，５７５号の一部継続出願であり、当該は、２０１９年５月６日に出願され「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国特許第１０，７９６，８２０号の一部継続出願であり、当該は、２０１８年５月７日に出願され「Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国仮出願第６２／６６７，６４９号の優先権を主張する。これらの先行事項の各々の内容は、参照によってその全体が本明細書に援用される。
本出願は、２０２１年５月１０日に出願され「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国特許出願第１７／３１６，３３３号の一部継続出願であり、当該出願は、２０２０年８月２６日に出願され「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国特許第１１，００４，５７５号の一部継続出願であり、当該は、２０１９年５月６日に出願され「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国特許第１０，７９６，８２０号の一部継続出願であり、当該は、２０１８年５月７日に出願され「Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題する米国仮出願第６２／６６７，６４９号の優先権を主張する。これらの先行事項の各々の内容は、参照によってその全体が本明細書に援用される。
【0002】
（技術分野）
本開示の実施形態は、概してマグネットワイヤに関し、より詳細には、モーター巻線の寿命および熱伝導性を改善するように設計された耐コロナ性ポリアミドイミドを組み込んだ絶縁システムを含むマグネットワイヤに関する。
本開示の実施形態は、概してマグネットワイヤに関し、より詳細には、モーター巻線の寿命および熱伝導性を改善するように設計された耐コロナ性ポリアミドイミドを組み込んだ絶縁システムを含むマグネットワイヤに関する。
【背景技術】
【0003】
巻線または磁気巻線とも称さ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、変圧器等の、多種の電気機械およびデバイスで利用される。マグネットワイヤは、典型的に、中心導体の周囲に形成されたポリマーエナメル絶縁体を含む。エナメル絶縁体は、ワイヤにワニスを塗布し、オーブン内でワニスを硬化させて溶媒を除去することによって形成され、それによって、薄いエナメル層を形成する。このプロセスは、目的のエナメルの構造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材料は、特定の最高動作温度での使用を意図される。加えて、電気デバイスは、ワイヤの絶縁体を破壊または劣化させ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不良を引き起こす急峻な波形を示し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ワイヤ絶縁体の劣化の結果としての早期不良を減らすための試みがなされてきた。これらの試みは、電気機械およびデバイスの取扱いおよび製造中におけるワイヤおよび絶縁体への損傷を最小限にすることならびに必要に応じてより短いリード長を使用することを含んでいた。さらに、リアクトルコイルまたはインバータドライブとモーターとの間のフィルターは、インバータドライブ／モーターの組み合わせによって生成される電圧スパイクおよび高周波を低減することによって、巻線の寿命を延ばし得る。しかしながら、このようなコイルは高価であり、システムの全体的なコストを増加させる。絶縁体の量を増やすと、電気デバイスの巻線の寿命が向上し得るが、このオプションは高価であり、デバイス内の銅の隙間の量を減らし、それによってモーターの効率が低下する。加えて、特定の数のエナメル層に達すると、層間剥離が発生し得る。
【0005】
コロナ耐性を改善するためのより最近の試みには、エナメルにフィラーを組み込むことが含まれている。フィラーが少なくとも１つのエナメル層に分散されている多層絶縁システムを含むワイヤが開発されている。しかしながら、これらの従来のワイヤの多くは、モータアセンブリに組み込む前に曲げて成形すると、乏しい可撓性を示すことがわかっている。多くの場合、ワイヤの成形時に、少なくとも最外層のエナメル層（またはトップコート）、場合によっては複数のエナメル層に亀裂が生じることが判明した。さらに大きな亀裂は、長方形ワイヤまたは異形ワイヤで確認された。
それゆえ、電気デバイス内に存在するより高い温度および／または電圧に長期間耐えるように設計された絶縁体を有し、可撓性がさらに向上し、ワイヤの曲げや成形が可能になる、改良されたマグネットワイヤについての好機が存在する。
それゆえ、電気デバイス内に存在するより高い温度および／または電圧に長期間耐えるように設計された絶縁体を有し、可撓性がさらに向上し、ワイヤの曲げや成形が可能になる、改良されたマグネットワイヤについての好機が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
詳細な説明は、添付の図を参照して示される。図では、参照番号の左端の数字は、参照番号が最初に表示される図を識別する。異なる図で同じ参照番号を使用している場合は、同様または同一の事柄を提示する。しかしながら、種々の実施形態は、図に示されているもの以外の要素および／または構成要素を利用し得る。また、図面は、本明細書に記載の例示的な実施形態を説明するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本開示の特定の実施形態は、従来のマグネットワイヤと比較して向上したコロナ耐性、熱寿命、可撓性を有する多層絶縁システムを含むマグネットワイヤに関する。本開示の一態様によれば、マグネットワイヤは、導体と、導体の周囲に形成された絶縁システムと、を含み得る。絶縁システムは、少なくとも３層のエナメル絶縁を含み得る。ベースコートは、ポリエステル、ＴＨＥＩＣポリエステル、ポリエステルイミド、またはポリアミドイミド（「ＰＡＩ」）などの第１のポリマー材料から形成され得る。一例の実施形態では、ベースコートは、比較的高い固形分含量および粘度を有するＴＨＥＩＣポリエステルから形成され得る。ミッドコートは、ＰＡＩを含むベース樹脂材料から形成され得、フィラー材料は、ベース樹脂に添加または配合され得る。次いで、未充填ＰＡＩから形成されたトップコートなどのトップコートは、充填ＰＡＩミッドコート上に形成され得る。
【0009】
ベースコート、ミッドコート、およびトップコートの各々は、所望の層厚を提供する任意の適切な数の副層を含み得る。加えて、ベースコート、ミッドコートおよびトップコートの間の厚さの任意の適切な比を利用し得る。特定の実施形態では、ベースコートは、全絶縁体の厚さの約１０パーセント（１０％）～約７０パーセント（７０％）の第１の厚さを有し得、ミッドコートは、全絶縁体の厚さの約５パーセント（５％）～約８０パーセント（８０％）の第２の厚さを有し得、トップコートは、全絶縁体の厚さの約５パーセント（５％）～約５０パーセント（５０％）の第３の厚さを有し得る。特定の実施形態では、ベースコートは、総厚の約４５パーセント（４５％）～６５パーセント（６５％）を占め得、ミッドコートは、総厚の約２５パーセント（２５％）～４０パーセント（４０％）を占め得、トップコートは、総厚の５パーセント（５％）～１５パーセント（１５％）を占め得る。さらに他の実施形態では、ベースコートは、総厚の約４５パーセント（４５％）～６５パーセント（６５％）を占め得、ミッドコートは、総厚の約５パーセント（５％）～４０パーセント（４０％）を占め得、トップコートは、総厚の５パーセント（５％）～３５パーセント（３５％）を占め得る。特定の実施形態では、ミッドコートが全エナメル絶縁体の厚さの少なくとも５パーセント（５％）を占める場合に、マグネットワイヤが所望の電気的性能を提供し得ることが見出されている。他の実施形態では、ミッドコートが全エナメル絶縁体の厚さの少なくとも１５％、２０％、または２５％を占める場合に、所望の電気的性能が提供され得る。
【0010】
本開示の一態様によれば、ミッドコートは、ＰＡＩを含むポリマー樹脂に添加されたフィラーを含み得る。ベース樹脂がＰＡＩに加えてポリマー材料を含み得る場合であっても、理解を容易にするために、樹脂は、ＰＡＩ樹脂と呼ばれ得る。フィラーは、少なくとも酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）（酸化クロムとも称される）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）（シリカとも称される）のブレンドを含み得る。ブレンドはさらに、所望に応じて、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）（二酸化チタンとも称される）のような、他の適切な材料を含み得る。フィラーの添加は、充填ＰＡＩから形成されたエナメル層および／または充填ＰＡＩエナメル層を組み込んだマグネットワイヤ絶縁システムの耐コロナ性および／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、モーターなど）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。フィラーは、充填ＰＡＩ層を形成するために任意の適切な比でＰＡＩに添加され得る。例えば、特定の実施形態では、フィラーの総量は、約１０重量パーセント（１０％）～約２５重量パーセント（２５％）、例えば約１５重量パーセント（１５％）とし得る。フィラーに配合される様々な成分には、多種多様な配合比や混合比を利用され得る。例えば、酸化クロムおよび二酸化ケイ素は、多種多様な適切な重量比で配合され得る。様々な実施形態では、フィラーは、約２０重量パーセント（２０％）～約８０重量パーセント（８０％）の二酸化ケイ素と、約２０重量パーセント（２０％）～約８０重量パーセント（８０％）の酸化クロムとを含み得る。
【0011】
充填されたＰＡＩミッドコートを追加のエナメル層と組み合わせた多層エナメルシステムは、さまざまな利点を提供し得る。例えば、エナメルシステムの全体的なコストは、すべて充填されたＰＡＩを含むシステムと比較して削減され得る。しかしながら、エナメルシステムの全体的な性能（例えば、熱耐久性、耐コロナ性など）は、すべて充填されたＰＡＩを含む絶縁体の性能と同等であり得、および／または所望の用途（例えば、電気自動車用途等）であり得る。別の例として、エナメルシステムは、マグネットワイヤの成形または加工を可能にする可撓性を向上させ得る。例えば、マグネットワイヤをＵ字型ヘアピン形状または他の適切な形状に曲げてモーター用途に組み込み得、強化された可撓性によって、エナメル絶縁体に亀裂が形成されることなくワイヤを成形し得る。
【0012】
本開示の他の実施形態は、改善されたコロナ耐性、熱寿命、および可撓性を有する多層絶縁システムを含むマグネットワイヤを製造する方法を対象とする。導体が設けられ得、導体の周囲に多層絶縁システムが形成され得る。絶縁システムを形成するために、第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートが導体の周囲に形成され得る。特定の実施形態では、第１のポリマーエナメル絶縁体は、比較的高い固形分および／または粘度を有する樹脂材料から形成されたＴＨＥＩＣポリエステルなどのＴＨＥＩＣポリエステルを含み得る。例えば、ＴＨＥＩＣポリエステルを含むワニスをワイヤに塗布し、硬化させてベースコートを形成し得る。他の実施形態では、第１のポリマー材料は、ポリエステル、ポリエステルイミド、ＰＡＩ、または他の適切な材料を含み得る。第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートは、ベースコートの周りに形成され得（例えば、充填ＰＩを含むワニスを塗布し、塗布された材料を硬化させることによって）、第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを含み得る。フィラーは、二酸化ケイ素と酸化クロムとの組み合わせ、例えば、２０重量パーセント～８０重量パーセントの二酸化ケイ素および２０重量パーセント～８０重量パーセントの酸化クロムを含み得る。加えて、フィラーは、第２のポリマー絶縁体の１０重量パーセント～２５重量パーセントを構成し得る。未充填のＰＡＩを含む第３のポリマーエナメル絶縁体などの第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートは、ミッドコートの周りに形成され得る（例えば、ＰＡＩを含むワニスを塗布し、塗布された材料を硬化させることによって）。ベースコート、ミッドコート、およびトップコートは、多種多様な適切な厚さおよび／または構造で形成され得、多種多様な適切な厚さの比が利用され得る。加えて、成形されたマグネットワイヤを４ｍｍのマンドレルの周囲で１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、トップコートの亀裂頻度は、マンドレルの周囲でそれぞれ曲げられたワイヤの２０サンプルあたりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す。
【0013】
マグネットワイヤの形成中、ベースコート、ミッドコート、トップコートについてさまざまな厚さと厚さの比を利用し得る。一例の実施形態では、ミッドコートを形成することは、絶縁システムの総厚の少なくとも２５パーセントを占めるミッドコートを形成することを含み得る。別の例として、ベースコートを形成することは、絶縁システムの総厚の１０パーセント～７０パーセントである第１の厚さを有するベースコートを形成することを含み得、ミッドコートを形成することは、総厚の２５パーセント～８０パーセントである第２の厚さを有するミッドコートを形成することを含み得、トップコートを形成することは、総厚の５パーセント～５０パーセントである第３の厚さを有するトップコートを形成することを含み得る。さらに別の例として、ベースコートを形成することは、絶縁システムの総厚の４５パーセント～６５パーセントである第１の厚さを有するベースコートを形成することを含み得、ミッドコートを形成することは、総厚の２５パーセント～４０パーセントである第２の厚さを有するミッドコートを形成することを含み得、トップコートを形成することは、総厚の５パーセント～１５パーセントである第３の厚さを有するトップコートを形成することを含み得る。
【0014】
本開示の実施形態は、本開示の特定の実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下により完全に説明されよう。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施され得、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底しており、完全なものであり、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。同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。
【0015】
図１Ａは、エナメル絶縁体でコーティングされた導体１１０を含み得る、例示的な円形マグネットワイヤ１００の断面端面図を示す。任意の適切な数のエナメル層を必要に応じて利用し得る。例えば、図１Ａに示すように、導体１１０は、ポリマーベースコート１２０、ベースコート１２０上に配置または形成されたポリマーミッドコート１３０、およびミッドコート１３０上に配置または形成されたポリマートップコート１４０によって囲まれ得る。ミッドコート１３０などの１つ以上のエナメル層は、二酸化ケイ素と酸化クロムとの組み合わせを含むフィラーのなどの、適切な無機フィラーを含む充填ＰＡＩ層であり得る。
【0016】
図１Ｂは、例示的な長方形マグネットワイヤ１５０の断面端面図を示し、これは、エナメル絶縁体でコーティングされた導体１６０を含み得る。任意の適切な数のエナメル層を必要に応じて利用し得る。例えば、図１Ｂに示すように、導体は、ポリマーベースコート１７０、ベースコート１７０上に配置または形成されたポリマーミッドコート１８０、およびミッドコート１８０上に配置または形成されたポリマートップコート１９０によって囲まれ得る。ミッドコート１８０などの１つ以上のエナメル層は、二酸化ケイ素と酸化クロムとの組み合わせを含むフィラーなどの適切な無機フィラーを含む充填ＰＡＩ層であり得る。図１Ａの円形ワイヤ１００を、下記で詳しく説明する。しかしながら、図１Ｂの長方形ワイヤ１５０の様々な構成要素は、図１Ａの円形ワイヤ１００について説明したものと同様であり得ることが理解されよう。
【0017】
導体１１０は、多種多様な適切な材料または材料の組み合わせから形成され得る。例えば、導体１１０は、銅、アルミニウム、アニールされた銅、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、導電性合金、バイメタル、カーボンナノチューブまたは他の適切な導電性材料から形成され得る。加えて、導体１１０は、図示の円環状または円形の断面形状等の任意の適切な断面形状で形成され得る。他の実施形態では、導体１１０は、（図１Ｂに示されるような）長方形、正方形、楕円形、卵様楕円形または任意の他の適切な断面形状を有し得る。長方形のような特定の断面形状に所望されるように、導体は、丸みを帯びた、鋭い、滑らかな、湾曲した、角度がついた、切頭状のまたは他の形状の角を有し得る。導体１１０はまた、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（例えば、１６ＡＷＧ、１８ＡＷＧなど）で形成され得る。例えば、長方形の導体は、約１．０ｍｍ～約３．０ｍｍの短辺と約２．０ｍｍ～約５．０ｍｍの長辺とを有し得る。
【0018】
図示のベースコート１２０、ミッドコート１３０およびトップコート１４０などの、任意の数のエナメル層は、導体１１０の周りに形成され得る。エナメル層は、通常、ポリマーワニスを導体１１０に塗布し、次いで、導体１１０を適切なエナメルオーブンまたは炉で焼き付けすることによって形成される。ポリマーワニスは、通常、１つ以上の溶媒に懸濁された熱硬化性ポリマー材料または樹脂（すなわち、固体）を含む。熱硬化性または熱硬化されたポリマーは、軟質の固体または粘性の液体（例えば、粉末等）から不溶性のまたは架橋された樹脂に不可逆的に硬化し得る材料である。熱硬化性ポリマーは、通常、溶融プロセスによってポリマーが分解または劣化するため、押し出しを介する塗布のために溶融することができない。したがって、熱硬化性ポリマーを溶媒に懸濁してワニスを形成し、これを塗布および硬化してエナメルフィルム層を形成し得る。ワニスを塗布した後、焼き付けまたは他の適切な硬化の結果として溶媒が除去され、それによって固体のポリマーエナメル層が残る。必要に応じて、エナメルの複数の層を導体１１０に塗布して、所望のエナメルの厚さまたは構造（例えば、導体および任意の下層の厚さを差し引くことによって得られるエナメルの厚さ）を達成し得る。各エナメル層は、同様のプロセスを利用して形成され得る。言い換えると、第１のエナメル層は、例えば、適切なワニスを塗布し、導体をエナメルオーブンに通すことによって形成され得る。続いて、第２のエナメル層は、適切なワニスを塗布し、導体を同じエナメルオーブンまたは異なるエナメルオーブンのいずれかに通すことによって、形成され得る。追加の層も同様の方法で形成される。エナメルオーブンは、オーブンを通るワイヤの複数の通過を容易にするように構成され得る。所望に応じて、１つ以上のエナメルオーブンに加えてまたはその代替として、他の硬化装置を利用し得る。例えば、１つ以上の適切な赤外光、紫外線、電子ビーム、および／または他の硬化システムを利用し得る。
【0019】
ベースコート１２０、ミッドコート１３０およびトップコート１４０などのエナメルの各層は、任意の適切な数の副層で形成され得る。例えば、ベースコート１２０は、単一のエナメル層、あるいは、所望の構造または厚さが達成されるまで形成される複数のエナメル層または副層を含み得る。エナメルの各層は、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、７５、８０、９０、または１００マイクロメートルの厚さ、前述の値の任意の２つの間の範囲に含まれる厚さ、および／または前述の値の１つによって最小端または最大端のいずれかに制限される範囲に含まれる厚さなどの任意の所望の厚さを有し得る。総絶縁システム（例：エナメル層の結合した厚さ）は、約５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０、７５、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、または３００マイクロメートルの厚さ、前述の値の任意の２つの間の範囲に含まれる厚さ（例：６０ミクロンと１００ミクロンの間の厚さなど）、および／または前述の値の１つによって最小端または最大端のいずれかに制限される範囲に含まれる厚さなどの任意の所望の厚さをも有し得る。特定の実施形態では、例示的な厚さの値は、エナメル層またはエナメルシステム全体の厚さに適用され得る。他の実施形態では、例示的な厚さの値は、１つのエナメル層またはエナメルシステム全体の構造に適用され得る（例えば、エナメルの追加によるワイヤ全体の厚さの変化、エナメル層またはエナメルシステムの厚さの２倍、エナメル層またはエナメルシステムによるワイヤの両側の厚さなど）。さらに他の実施形態では、エナメル層またはエナメルシステムの構造厚さの値の例を提供するために、上記で提供された厚さの値の例は、２倍になり得る。実際、任意の適切な厚さを有するエナメル層および／または絶縁システムを用いて、多種多様な異なるワイヤ構造を形成し得る。
【0020】
エナメル層を形成するために、所望に応じて、多種多様な異なるタイプのポリマー材料を利用し得る。適切な熱硬化性材料の例には、ポリアミドイミド（「ＰＡＩ」）、アミドイミド、ポリエステル、トリス（２－ヒドロキシエチルイソシアヌレート）またはＴＨＥＩＣポリエステル、ポリエステルイミド、ポリイミド、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、ポリケトンなどが含まれるが、これらに限定されない。本開示の一態様によれば、ミッドコート１３０などの少なくとも１つのエナメル層は、充填されたＰＡＩを含み得る。特定の実施形態では、エナメル絶縁システム全体がＰＡＩから形成され得る。例えば、エナメル絶縁システムは、未充填のＰＡＩベースコート１２０、充填されたＰＡＩミッドコート１３０、および未充填のＰＡＩトップコート１４０を含み得る。他の実施形態では、１つ以上のＰＡＩ層は、他のタイプの熱硬化性材料から形成されたエナメル層と組み合わせられ得る。例えば、ベースコート１２０は、ポリエステルまたはＴＨＥＩＣポリエステルなどのＰＡＩ以外の材料から形成され得る。次いで、ミッドコート１３０は、充填ＰＡＩから形成され得、トップコート１４０は、非充填ＰＡＩまたは別の適切な熱硬化性材料から形成され得る。異なるエナメル層間では、任意の適切な厚さ比を利用することができる。実際、エナメル層の広範な適切な組み合わせは、任意の適切な材料および／または材料の組み合わせから形成され得る。
【0021】
特定の実施形態では、マグネットワイヤ１００は、３層絶縁システムで形成され得る。ベースコート１２０は、ポリエステル、ＴＨＥＩＣポリエステル、ポリエステルイミド、またはＰＡＩなどの第１のポリマー材料から形成され得る。ミッドコート１３０は、充填されたＰＡＩから形成され得る。次いで、未充填のＰＡＩから形成されたトップコートなどのトップコート１４０を、充填されたＰＡＩミッドコート１３０の上に形成し得る。１つの例示的な実施形態では、ベースコート１２０は、ＴＨＥＩＣポリエステルを含み得る。所望に応じて、ＴＨＥＩＣポリエステルまたは変性ＴＨＥＩＣポリエステルエナメルは、比較的高い固形分含量および／または比較的高い粘度を有する材料から形成され得る。例えば、固形分含有量は、少なくとも４０％、好ましくは少なくとも５０％であり得る。特定の実施形態では、固形分含量は、５０％～５５％であり得る。特定の実施形態では、ＴＨＥＩＣポリエステル材料は、少なくとも２５，０００センチポアズの粘度、例えば２５，０００～６５，０００センチポアズの粘度を有し得る。比較的高い固形分および高い粘度を含む結果として、ベースコート１２０は、１．３未満、１．２未満または１．１未満の同心度などの比較的低い同心度で形成され得る。これは、長方形ワイヤ（図２Ｂのワイヤ１５０など）にも当てはまり、ワニスは通常、ワイヤ上への塗布とエナメル層への硬化との間において流動または移動（例えば、角へ流動）する。同心度の低いベースコート１２０を形成することによって、後続の層の同心度が改善され得、絶縁システムの可撓性が向上し得る。
【0022】
所望に応じて、ミッドコート１３０を形成するために利用されるベースＰＡＩ材料は、比較的高い固形分含量および／または比較的高い粘度を有し得る。例えば、固形分含量は少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３０％であり得る。特定の実施形態では、固形分含量は３０％～４５％であり得る。特定の実施形態では、充填されたＰＡＩ材料は、少なくとも１０，０００センチポアズの粘度、例えば１０，０００～２５，０００センチポアズの粘度を有し得る。比較的高い固形分および高い粘度を含む結果として、ミッドコート１３０は、比較的低い同心度、例えば、１．３未満、１．２未満、または１．１未満の同心度で形成され得、その結果、マグネットワイヤ絶縁システムの可撓性が向上し得る。
【0023】
様々な実施形態では、ベースコート１２０、ミッドコート１３０、およびトップコート１４０の間の厚さの任意の適切な比を利用し得る。所望に応じて、異なるエナメル層の厚さは、マグネットワイヤ１００の所望の用途（例えば、ハイブリッド車および電気自動車用途など）および所望の熱性能、耐コロナ性、部分放電性能、可撓性などの関連する性能要件に少なくとも部分的に基づき得る。特定の実施形態では、ベースコート１２０は、全絶縁体厚さの約１０パーセント（１０％）～約７０パーセント（７０％）である第１の厚さを有し得、ミッドコート１３０は、全絶縁体厚さの約５パーセント（５％）～約８パーセント（８０％）である第２の厚さを有し得、トップコート１４０は、全絶縁体厚さの約５パーセント（５％）～約５０パーセント（５０％）である第３の厚さを有し得る。特定の実施形態では、ベースコート１２０は、総厚の約４５パーセント（４５％）～６５パーセント（６５％）を占め得、ミッドコート１３０は、総厚の約２５パーセント（２５％）～４０パーセント（４０％）を占め得、トップコート１４０は、総厚の５パーセント（５％）～１５パーセント（１５％）を占め得る。さらに他の実施形態では、ベースコートは、総厚の約４５パーセント（４５％）～６５パーセント（６５％）を占め得、ミッドコートは、総厚の約５パーセント（５％）～４０パーセント（４０％）を占め得、トップコートは、総厚の５パーセント（５％）～３５パーセント（３５％）を占め得る。
【0024】
ベースコート１２０、ミッドコート１３０、およびトップコート１４０の間の他の適切な厚さ比は、所望に応じて多種多様に利用され得る。特定の実施形態では、充填ＰＡＩ層（例えば、充填ＰＡＩミッドコート１３０など）の他のエナメル層（例えば、ベースコート１２０およびトップコート１４０）に対する厚さは、従来のエナメル絶縁システムに比べて改善された所望の全体的性能を有する絶縁システムをもたらし得る。言い換えれば、充填ＰＡＩ絶縁体が全の絶縁体厚さのうちの十分なレベルを占めるとき、マグネットワイヤ１００は、所望のサーマルインデックス、所望の熱寿命、所望の耐コロナ性、所望の部分放電開始電圧などの１つ以上の所望の性能特性を示し得る。特定の実施形態では、充填ＰＡＩエナメル層（例えば、充填ＰＡＩミッドコート１３０など）は、全絶縁体厚さの少なくとも５パーセント（５％）を占め得る。実際、充填ＰＡＩエナメル層は、コロナ電荷を分散させるのに十分な厚さである場合、特定の用途には十分であり得る。他の実施形態では、充填ＰＡＩエナメル層（例えば、充填ＰＡＩミッドコート１３０など）は、全絶縁体の厚さの少なくとも２５パーセント（２５％）または少なくとも３０パーセント（３０％）を占め得る。様々な他の実施形態では、充填ＰＡＩエナメルは、エナメル全体の厚さの少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、７５、または８０％を占める厚さ、または上記の値のいずれか２つの間の範囲に含まれる厚さを有し得る。
【0025】
充填ＰＡＩを多層エナメル絶縁システムに組み込むことによって、さまざまな利点が得られる。特定の実施形態では、充填ＰＡＩエナメル層（例えば、３層絶縁システムにおける充填ミッドコート層１３０など）の組み込みは、従来のマグネットワイヤと比較して、マグネットワイヤ絶縁システムの熱性能、コロナ放電性能、および／または部分放電性能を改善し得る。これらの性能特性は、すべて充填されたＰＡＩエナメルを含む絶縁体と類似または同等であり得る。しかしながら、追加層（すなわち、（１つ以上の）非充填ＰＡＩ層）の組み合わせは、すべての充填ＰＡＩまたは高コストの材料を含むエナメルと比較して、エナメル絶縁システムの全体的なコストを低下または低減させ得る。言い換えれば、所望の性能を達成するのに十分な量の充填されたＰＡＩエナメルを含み得るが、一方、所望の全体的な絶縁の構造または厚さを達成するため、および／または導体１１０への接着および／または低摩耗などの他の所望のパラメータを促進するために、より低コストの（１つ以上の）エナメルを利用し得る。
【0026】
図１Ａ～１Ｂのワイヤ１００、１５０を引き続き参照すると、１つ以上の適切な添加剤は、必要に応じて、１つ以上のエナメル層に組み込まれ得る。添加剤は、ワイヤの様々な構成要素および／または層間の接着促進、絶縁システムの可撓性の向上、潤滑の提供、粘度の向上、耐湿性の向上、および／または高温安定性の促進など、様々な目的を果たし得る。例えば、添加剤は、エナメル層と下地層（例えば、導体、下地コート、下地エナメル層など）との間、および／または（１つ以上の）フィラーとベースポリマー材料との間のより大きな接着を補助または促進するための接着促進剤として機能し得る。様々な実施形態では、所望に応じて、多種多様な適切な添加剤を利用し得る。
【0027】
特定の実施形態では、１つ以上の適切な表面改質処理を、導体および／または任意の数のエナメル層上で利用して、その後に形成されるエナメル層との接着を促進し得る。適切な表面改質処理の例には、プラズマ処理、紫外線（「ＵＶ」）処理、コロナ放電処理、および／またはガス火炎処理が含まれるが、これらに限定されない。表面処理は、導体またはエナメル層の形状を変更し得、および／または導体またはエナメル層の表面に、その後に形成されるエナメル層の結合を強化または促進する官能基を形成し得る。変化した形状はまた、処理された層の表面張力を変化させることによって、後続のエナメル層を形成するために利用されるワニスの湿潤性を増強または向上させ得る。結果として、表面処理は層間剥離を減らし得る。
【0028】
様々な実施形態では、所望に応じて、１つ以上の他の絶縁層は、複数のエナメル層に加えて、マグネットワイヤ１００、１５０に組み込まれ得る。例えば、１つ以上の押し出された熱可塑性層（例えば、押し出されたオーバーコート等）、半導体性層、テープ絶縁層（例えば、ポリマーテープ等）および／またはコンフォーマルコーティング（例えば、パリレンコーティング等）は、マグネットワイヤ１００、１５０に組み込まれ得る。所望に応じて、他の多種多様な絶縁体構成および／または層の組み合せを利用し得る。加えて、全体的な絶縁システムは、任意の適切な材料および／または材料の組み合わせから形成された任意の数の適切な副層を含み得る。
【0029】
本開示の一態様によれば、１つ以上のポリアミドイミド層（および場合によっては他のエナメル層）は、適切なフィラーを含み得る。例えば、マグネットワイヤ１００、１５０などのマグネットワイヤに組み込まれた１つ以上のＰＡＩエナメル層は、適切なフィラーを含み得る。加えて、フィラーは、少なくとも酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）とのブレンドを含み得る。酸化クロムと二酸化ケイ素とのブレンドは、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）など、所望に応じて他の適切な材料をさらに含み得る。他の実施形態では、フィラーは、少なくとも二酸化チタンと二酸化ケイ素とのブレンドを含み得る。フィラーの添加は、マグネットワイヤ上に充填されたＰＡＩから形成されたエナメル層のコロナ耐性および／または熱寿命を向上させ得る（例えば、図１Ａのミッドコート１３０など）。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、モーターなど）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。
【0030】
フィラーの添加は、マグネットワイヤ１００、１５０の熱伝導性をも向上し得る。１つ以上の充填ＰＡＩ絶縁層は、マグネットワイヤの導体から熱を伝導または引き出し得る。その結果、マグネットワイヤは、充填絶縁層を含まない従来のマグネットワイヤよりも比較的低い温度で動作し得る。例えば、電気機械に使用されるとき、マグネットワイヤおよび／または電気機械は、充填絶縁層を使用しない従来の装置よりも摂氏約５、６、７、８、９、１０、１１、または１２度低い温度で動作し得る。この改善された熱伝導率は、より高い電圧でのマグネットワイヤおよび／または電気機械の動作を容易にし、それによって出力を改善し得る。様々な実施形態では、充填ＰＡＩ絶縁層は、同様の厚さを有する未充填ＰＡＩ絶縁層の少なくとも１．５倍、２倍、３倍、または４倍の熱伝導率を有し得る。言い換えれば、充填されたＰＡＩ絶縁層は、フィラーが添加されたベースＰＡＩ材料の第２の熱伝導率の少なくとも１．５倍、２倍、３倍、または４倍である第１の熱伝導率を有し得る。
【0031】
フィラー材料は、任意の適切な比でＰＡＩに添加され得る。特定の実施形態では、充填されたＰＡＩエナメル絶縁層中のフィラーの総量は、約１０重量パーセント（１０％）～約２５重量パーセント（２５％）であり得る。例えば、フィラーの総量は、約１５重量パーセント（１５％）～約２０重量パーセント（２０％）であり得る。他の様々な実施形態では、フィラーの総量は、約５、７．５、１０、１２．５、１５、１７、１７．５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０重量パーセント、上記の値の任意の２つの間の範囲に含まれる量または上記の値のうちの１つによって最小または最大のいずれかの端に制限される範囲に含まれる量であり得る。巻線の寿命における実質的な改善は、全フィラーレベルが約５重量％よりはるかに低い場合には観察されず、特定のマグネットワイヤ用途では、フィラーの重量パーセントが増加し、閾値を超えると、絶縁体の可撓性が許容できなくなり得る。例えば、総充填量が重量ベースで約５０％を超えると、可撓性に悪影響を及ぼし得る。
【0032】
フィラーに配合される様々な成分には、多種多様な配合比または混合比が利用され得る。例えば、酸化クロムおよび二酸化ケイ素は、多種多様な適切な重量比で配合され得る。様々な実施形態では、フィラーは、約２０重量パーセント（２０％）～約８０重量パーセント（８０％）の二酸化ケイ素、および約２０重量パーセント（２０％）～約８０重量パーセント（８０％）の酸化クロムを含み得る。例えば、フィラーは、約２０、２５、３０、３３、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、６７、７０、７５、または８０重量％、上記の値のいずれか２つの間の範囲に含まれる重量％（例えば、２０％～４０％の間など）、または上記の値のいずれかによって最小端または最大端のいずれかで囲まれた範囲に含まれる重量％（例えば、少なくとも２０％など）の二酸化ケイ素を含み得る。同様に、フィラーは、約２０、２５、３０、３３、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、６７、７０、７５、または８０重量％、上記の値のいずれか２つの間の範囲に含まれる重量％（例えば、２０％と４０％の間など）、または上記の値のいずれかによって最小端または最大端のいずれかで囲まれた範囲に含まれる重量％（例えば、少なくとも２０％など）の酸化クロムを含み得る。所望に応じて、第１の成分（例えば、二酸化チタン）と第２の成分（例えば、二酸化ケイ素）との比は、約８０／２０、７５／２５、７０／３０、６７／３３、６５／３５、６０／４０、５５／４５、５０／５０、４５／５５、４０／６０、３５／６５、３３／６７、３０／７０、２５／７５、２０／８０またはその他の適切な比であり得る。
【0033】
特定の実施形態では、フィラーに利用される成分は、１つ以上の所望の特性に基づいて選択され得る。例えば、第１のフィラー成分（例えば、酸化クロムなど）は、比較的低い抵抗率を有する無機酸化物として選択され得、第２のフィラー成分（例えば、二酸化ケイ素など）は、比較的大きな表面積を有する無機酸化物として選択され得る。混合物は、エナメル層を形成する前にＰＡＩに添加され得、ＰＡＩエナメル層は、表面積の大きい無機酸化物と抵抗率の低い無機酸化物との混合物を含み得る。表面積の大きい無機酸化物は、より多くのエネルギーが絶縁体を貫通することを可能にし、それによって電気機器における高電圧および高周波の波形によって引き起こされる絶縁体の劣化を低減すると考えられる。二酸化ケイ素またはケイ素は、約９０～約５５０ｍ２／ｇの表面積など、多種多様な比表面積を有するグレードで市販される。例えば、Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬ ９０は９０ｍ２／ｇの比表面積を有し、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＣＡＢ－Ｏ－ＳＩＬ ＥＨ－５は３８０ｍ２／ｇの比表面積を有する。特定の実施形態では、電気装置の巻線に存在する電圧波形に対する抵抗は、ケイ素の表面積が増加するにつれて改善され得る。したがって、約３８０ｍ２／ｇ～約５５０ｍ２／ｇの比表面積を有するケイ素グレードが好ましく、または約３８０ｍ２／ｇ、約５５０ｍ２／ｇ、または別の閾値よりも大きい比表面積を有するケイ素グレードは、改善された性能を提供し得る。
【0034】
フィラーの成分は、任意の適切な粒径、表面積、および／または他の寸法を含み得る。例えば、フィラー成分は、約１ミクロン未満の公称粒径を有し得る。特定の実施形態では、フィラー成分は、ナノ粒子を含み得る。加えて、ＰＡＩポリマーにフィラーを添加するために、多種多様な適切な方法および／または技術を利用し得る。特定の実施形態では、フィラーは、ヘグマンゲージもしくは「８」またはそれよりも細かい粉砕のような所望の量以下に凝集体を低減するために、媒体粉砕、ボール粉砕、またはさもなければ摩砕または粉砕され得る。これらは概して高濃度で製造され、最終製剤の最終的な「減少」で低下し得る。所望に応じて、フィラーは、その粒子径は、約１．０ミクロン未満になるまで粉砕または摩砕され得る。所望に応じて他の粒子径にもされ得る。特定の実施形態では、フィラーは溶媒の存在下でＰＡＩワニスに直接粉砕し得る。フィラーを直接ＰＡＩワニス（１液型合成物とも称される）に組み込んだ結果、より高い粘度および／またはより高い固形分含量のＰＡＩが得られ得る。より高い粘度および／またはより高い固形分は、ＰＡＩエナメル層が形成されるとき、より良い同心度を可能にし、それによって可撓性が向上し得る。他の実施形態では、フィラーは他の物質内で粉砕してからＰＡＩワニスに加えられ得る。例えば、フィラーを含むＰＡＩまたは他のペーストを形成し、エナメル層を塗布する前にポリマーペーストをＰＡＩと組み合わせ得る。粉砕中に溶媒を添加することによって、フィラー粒子の再凝集または凝集を防ぎ得ることを理解されたい。フィラーをＰＡＩポリマーに分散させた後、ＰＡＩポリマーを任意の適切な方法で導体に塗布し得る。例えば、未硬化のＰＡＩ絶縁体は、マルチパスコーティングおよびフローティングまたはワイピングダイを使用してマグネットワイヤに塗布され得、その後、高温で硬化（例えば、エナメルオーブン内で硬化）され得る。他のエナメル層（例えば、ベースコートエナメル層、ポリアミドイミドトップコートなど）も同様の方法で形成され得る。
【0035】
１つ以上の充填ＰＡＩエナメル層を含むマグネットワイヤ１００、１５０は、従来のマグネットワイヤエナメルと比較して向上したコロナ耐性、熱伝導率および／または熱性能を示し得る。例えば、１つ以上の充填ＰＡＩエナメル層を使用することによって、２２０℃以上の耐熱クラス、サーマルインデックス、または熱耐久性のマグネットワイヤを提供し得る。特定の実施形態では、充填ＰＡＩ絶縁体を含むワイヤは、２４０℃以上の耐熱クラス、サーマルインデックス、または熱耐久性を有し得る。特定の実施形態では、１つ以上のトップコート層（例えば、ＰＡＩトップコート）を追加することによって、マグネットワイヤの耐熱クラスを実質的に低下させることなく、追加の靭性と耐摩耗性とを提供し得る。マグネットワイヤまたはマグネットワイヤ絶縁層のサーマルインデックスは、一般的に電気絶縁材料の温度対時間特性を比較する摂氏の数値として定義される。これは、温度に対する寿命のアレニウスプロットを指定された時間（通常は２０，０００時間）に外挿することによって求められ得る。マグネットワイヤのサーマルインデックスまたは熱耐久性を測定または決定するための１つの試験は、ＡＳＴＭインターナショナルが定めたＡＳＴＭ Ｄ２３０７試験である。耐熱クラスは概して、全米電機工業会（ＮＥＭＡ）またはＵＬなどの標準化団体が定めたサーマルインデックスの範囲を示す。例えば、２２０クラスの材料は２２０℃～２３９℃のサーマルインデックスを有し、２４０クラスの材料は２４０℃と別の閾値との間のサーマルインデックスを有する。さらに、１つ以上のフィラーをＰＡＩに添加すると、絶縁体の熱老化に悪影響を与えたり、損傷したりすることなく、インバータの使用寿命および／または電気機械の寿命を改善し得る。
【0036】
上述したように、充填ＰＡＩ層を多層エナメル絶縁システム（例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示されるような３層システム）に組み込むことによって、ワイヤのコストを抑制しつつ性能を向上させ得る。例えば、充填されたＰＡＩ層は、従来のマグネットワイヤ絶縁システムと比較して、改善されたサーマルインデックス、熱寿命、コロナ性能、ＰＤＩＶ性能、および／または他の所望の特性を提供し得る。しかしながら、充填された（１つ以上の）ＰＡＩ層と、より安価な材料（例えば、ＴＨＥＩＣポリエステルなど）から形成された１つ以上の層との組み合わせは、全体的なコストの抑制を支援し得る。実際、充填ＰＡＩ絶縁体中のフィラーの固有の組み合わせと量、および絶縁システム内の層間の厚さ比は、同価格の従来型ワイヤよりも高い所望のサーマルインデックスをもたらし得る。
【0037】
特定の実施形態では、充填ＰＡＩと（１つ以上の）追加層との組み合わせを含む多層エナメルシステム、例えば、ＴＨＥＩＣポリエステルベースコート１２０、充填ＰＡＩミッドコート１３０、および非充填ＰＡＩトップコート１４０を含むシステムは、所定の用途（例えば、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用のインバータデューティワイヤなど）に対して所望の閾値を超えるサーマルインデックスを有し得る。例えば、多層絶縁システムは、少なくとも２２０℃または少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有し得る。様々な実施形態では、多層絶縁システムは、少なくとも２２０℃、２３０℃、２３５℃、または２４０℃のサーマルインデックスを有し得るか、または上記の値のいずれか２つの間の範囲に含まれるサーマルインデックスを有し得る。特定の実施形態では、絶縁システムの全体的なサーマルインデックスは、追加層（例えば、ＴＨＥＩＣポリエステルなど）を形成するために利用される特定のポリマー材料によって提供されるサーマルインデックスを上回り得る。言い換えれば、充填ＰＡＩ層を含めることで絶縁システムのサーマルインデックスを向上させ得る一方で、他の層を含めることで追加の利点（例えば、コスト上の利点など）を提供し得る。
【0038】
特定の実施形態では、充填ＰＡＩと（１つ以上の）追加層との組み合わせを含む多層エナメルシステム、例えば、ＴＨＥＩＣポリエステルベースコート１２０、充填ＰＡＩミッドコート１３０、および非充填ＰＡＩトップコート１４０を含むシステムは、所望の用途（例えば、ハイブリッド車および電気自動車用途など）に適した、強化された部分放電開始電圧（「ＰＤＩＶ」）および絶縁破壊または絶縁耐力性能を示し得る。特定の実施形態では、３層絶縁システムを有する円形ワイヤ１００は、少なくとも５００ボルトの二乗平均平方根（ＲＭＳ）のＰＤＩＶを有し得る。三層絶縁システムを有する長方形ワイヤ１５０は、少なくとも１，１００ボルトの平均ＰＤＩＶを有し得る。他の実施形態では、長方形ワイヤは、少なくとも１，０００、１０５０、１，１００、１，１５０、または１，２００ボルトの平均ＰＤＩＶ、または上記の値のいずれか２つの間の範囲に含まれるＰＤＩＶを有し得る。加えて、３層絶縁システムを有するマグネットワイヤ１００、１５０は、少なくとも１５，０００ボルトの室温での絶縁破壊を有し得る。様々な実施形態では、絶縁破壊は、少なくとも１５，０００、１６，０００、１７，０００、１８，０００、１９，０００、または２０，０００ボルト、または上記の値の任意の２つの間の範囲に含まれる絶縁破壊であり得る。
【0039】
加えて、特定の実施形態では、充填されたＰＡＩと１つ以上の追加のエナメル層（例えば、ＴＨＥＩＣポリエステルなど）とを組み合わせた多層絶縁システムは、特定の従来のマグネットワイヤ絶縁システムと比較して可撓性を高め得る。この強化された可撓性によって、長方形マグネットワイヤ１５０は、絶縁体に亀裂を生じさせたりさもなければ損傷させたりすることなく、所望の用途（例えば、モータ用途など）に組み込むために、より容易に成形されたり、曲げられたりすることが可能になり得る。例えば、マグネットワイヤ１５０は、絶縁体を損傷するまたは損なうことなく、ヘアピン（例えば、ほぼＵ字型のヘアピン）または他の所定の形状により容易に成形され得る。ポリエステルベースの上に充填されたＰＡＩ絶縁体を組み込んだ絶縁体システムなど、他のある種の絶縁システムは可撓性が低く、同様の曲げや成形を受けるとエナメルにひび割れが生じ得ることが判明している。特定の実施形態では、充填ＰＡＩを組み込んだ絶縁システムを有するマグネットワイヤ１５０は、１．０未満の亀裂頻度を有するトップコート１４０で、ワイヤ１００を４ｍｍのマンドレルの周りに１８０°曲げることが可能である可撓性を有し得る。他の実施形態では、トップコート１４０の亀裂頻度は、１．０未満、０．８未満、０．７５未満、０．６５未満、０．５未満、０．４未満、０．２５未満、０．１未満、または前述の値のいずれか２つの間の範囲に含まれる頻度であり得る。さらに他の実施形態では、トップコート１４０の亀裂頻度はゼロであり得る。トップコートの亀裂頻度は、曲げられたワイヤの２０サンプルあたりのトップコート１４０絶縁層で確認された亀裂の総数（例えば、２０サンプルについてカウントされた亀裂の総数を２０で割ったもの）として定義される。下記の例に示すように、他の絶縁システムを有するマグネットワイヤは、トップコートの亀裂および／または絶縁システムを完全に貫通する亀裂の両方をもたらす、はるかに低い可撓性を示した。
【0040】
図１Ａ～１Ｂを参照して上記で説明したマグネットワイヤ１００、１５０は、例としてのみ提供されている。様々な実施形態では所望に応じて、図示されたマグネットワイヤ１００、１５０に対して多種多様な代替案を作成し得る。例えば、１つ以上のエナメル層に加えて、多種多様な異なるタイプの絶縁層は、マグネットワイヤ１００、１５０に組み込まれ得る。別の例として、マグネットワイヤ１００、１５０および／または１つ以上の絶縁層の断面形状を変更し得る。実際、本開示は、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。これらの構造には、任意の数の層および／または副層を有する絶縁システムが含まれ得る。
【実施例0041】
以下の実施例は、例示的かつ非限定的なものとして意図されており、本発明の特定の実施形態を表す。実施例では、多層エナメル絶縁システムを組み込んだ３つの異なるマグネットワイヤ構造の比較データを示す。第１のワイヤ構造は、本開示の実施形態で規定する多層エナメルシステムを含む。第１の構造を有する円形ワイヤサンプルは、１８ＡＷＧ導体、約３８ミクロンの構造を有するＴＨＥＩＣポリエステルベースコート、約２３ミクロンの構造を有する充填ＰＡＩミッドコート（等量のＣｒ２Ｏ３およびＳｉＯ２を有する１５重量％のフィラー）、および約８ミクロンの構造を有する未充填ＰＡＩトップコートを含む。長方形ワイヤのサンプルには、約５０ミクロンの構造を有するＴＨＥＩＣポリエステルベースコート、約２８ミクロンの構造を有する充填ＰＡＩミッドコート（等量のＣｒ２Ｏ３およびＳｉＯ２を有する１５重量％のフィラー）、約７ミクロンの構造を有する未充填ＰＡＩトップコートが含まれる。
【0042】
第２のワイヤ構造は、「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｄｕｔｙ Ｍｏｔｏｒｓ」と題された米国特許第６，４０３，８９０号明細書に一般的に記載されている構造である。第２の構造もまた、充填ＰＡＩミッドコートを含むが、しかしながら、ポリエステルベースコートは、本発明の第１のワイヤ構造のＴＨＥＩＣポリエステルベースコートとは異なる配合を有する。製品試験および評価中に、モーターに挿入する前にマグネットワイヤを曲げたり成形したりする必要がある特定の用途では、第２の構造では十分な可撓性が得られないことが判明した。第２の構造を有する円形ワイヤサンプルは、約３８ミクロンの構造を有するポリエステルベースコート、約２５ミクロンの構造を有する充填ＰＡＩミッドコート（等量のＣｒ２Ｏ３およびＳｉＯ２を有する１５重量％のフィラー）、および約８ミクロンの構造を有する未充填ＰＡＩトップコートを有する１８ＡＷＧワイヤを含む。長方形サンプルは、約５１ミクロンの構造を有するポリエステルベースコート、約２５ミクロンの構造を有する充填ＰＡＩミッドコート（等量のＣｒ２Ｏ３およびＳｉＯ２を有する１５重量％のフィラー）、約９ミクロンの構造を有する未充填ＰＡＩトップコートを有する。
【0043】
第３のワイヤ構造は、「Ｍａｇｎｅｔ Ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｏｎａ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」と題された米国特許出願第１７／３１６，３３３号明細書に一般的に記載されている構造である。第２の構造もまた、充填ＰＡＩミッドコートを含むが、ポリエステルベースコートは、本発明の第１のワイヤ構造のＴＨＥＩＣポリエステルベースコートとは異なる配合を有する。製品試験および評価中に、モーターに挿入する前にマグネットワイヤを曲げたり成形したりする必要がある特定の用途では、第２の構造では十分な可撓性が得られないことが判明した。第３の構造を有する円形ワイヤサンプルは、約４０ミクロンの構造を有するポリエステルベースコート、約４６ミクロンの構造を有する充填ＰＡＩミッドコート（３：１比のＴｉＯ２およびＳｉＯ２を有する２５重量％のフィラー）、および約６ミクロンの構造を有する未充填ＰＡＩトップコートを有する１６ＡＷＧワイヤを含む。長方形サンプルは、約５０ミクロンの構造を有するポリエステルベースコート、約３０ミクロンの構造を有する充填ＰＡＩミッドコート（３：１比のＴｉＯ２およびＳｉＯ２を有する２５重量％のフィラー）、約８ミクロンの構造を有する未充填ＰＡＩトップコートを有する。
【0044】
表１は、３つの異なる構造のワイヤの比較熱試験データである。熱試験では、各タイプの１０サンプルのワイヤを異なる温度で通電試験し、絶縁不良までの時間を測定した。本出願の時点では、完全な試験はまだ完了していない。
【0045】
【表1】
【0046】
表１に示すように、３種類のワイヤは同様の熱性能を示したが、これはＰＡＩミッドコート層が充填されていることを考えれば驚くべきことではない。完全なテストは完了していないが、第１のワイヤのサーマルインデックスは２２０℃を超え、おそらく２４０℃を超えるサーマルインデックスを有するだろう。したがって、ＴＨＥＩＣポリエステルベースコート、充填ＰＡＩミッドコート、ＰＡＩトップコートを組み合わせた多層構造は、主に充填ＰＡＩ絶縁体を含むマグネットワイヤと同様の熱性能を有し得る。
【0047】
表２に、３種類のワイヤ構造における部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ）および絶縁破壊の値を示す。ＰＤＩＶおよび絶縁破壊の値を、円形ワイヤサンプルと長方形ワイヤサンプルの両方について示す。業界標準のＰＤＩＶ試験は、市販のＰＤＩＶ試験機を用いて行われた。この試験機では、一定の電流で特定の電圧ランプをワイヤサンプルに印加し、適切なＰＤＩＶ値を決定する。円形ワイヤサンプルでは二乗平均平方根（ＲＭＳ）ＰＤＩＶを計算し、長方形ワイヤサンプルではピークＰＤＩＶを計算する。円形ワイヤサンプルの絶縁破壊を測定するため、異なる温度で２０，０００ボルトまでの傾斜電圧をワイヤから形成されたねじり対に印加し、絶縁不良または絶縁破壊のポイントを特定する。長方形ワイヤについては、まず、撚り合わされた対のワイヤサンプルについて試験が行われた。ワイヤ対をわずかに曲げ、結束し、異なる温度で２０，０００ボルトまで電圧を上昇させた。加えて、ボールベアリングで囲まれた箱の中にサンプルを入れるショットボックス試験も行った。その後、２０，０００ボルトまで電圧を上昇させ、絶縁不良点を決定する。
【0048】
【表2】
【0049】
表２に示すように、試験したすべてのワイヤは、ハイブリッド車および電気自動車などの幅広い用途に受け入れられるＰＤＩＶおよび絶縁破壊性能を示した。第１のワイヤが全体的に最も優れた絶縁破壊性能を示し、特に２４０℃で性能が向上した。
【0050】
表３は、３つのワイヤ構造の可撓性データである。円形サンプルと長方形サンプルとの両方を試験した。円形ワイヤの場合、サンプルは細長くし、異なるサイズのマンドレルにコイル状に巻き付けた。また、サンプルを２０％伸長させ、異なるマンドレルに巻き付け、異なる温度（例えば２４０℃および２６０℃）で３０分間加熱する耐ヒートショック試験をも行った。マンドレルのサイズは、試験するサンプルの直径とほぼ等しい。その後、トップコート絶縁体（すなわちＰＡＩトップコート）に亀裂が形成されているかどうか、また場合によっては絶縁体が裸導体に亀裂が形成されているかどうかを判定した。長方形ワイヤについては、サンプルを４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍのマンドレルの周囲で１８０°曲げ、トップコート絶縁体に亀裂が形成されるか、裸導体に亀裂が形成されるかを判定した。テストに基づき、異なるタイプのワイヤについてトップコートの亀裂頻度が計算された。トップコートの亀裂発生頻度は、試験されたワイヤのサンプル２０個（すなわち、あるワイヤタイプのサンプル２０個）あたりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表している。
【0051】
【表3】
【0052】
表３に示すように、円形サンプルと長方形サンプルとの両方について、第１のワイヤ構造は、第２および第３のワイヤ構造よりもはるかに高い可撓性を有する。実際、第２のワイヤと第３のワイヤとのそれぞれの円形サンプルと長方形サンプルとは、しばしば、絶縁層すべてに亀裂が入り、剥き出しの銅導体が露出した。これとは対照的に、第１のワイヤにおけるトップコートの亀裂は３０倍の倍率で確認された。第１のワイヤのサンプルでは、トップコートの亀裂発生頻度はゼロであった。従って、第１のワイヤ構造の固有のエナメル層構造は、他の試験されたワイヤよりもはるかに大きな可撓性を提供すると結論づけられ得る。これは特に、多くのハイブリッド車や電気自動車の用途に必要とされる長方形ワイヤに当てはまる。
【0053】
表１～３に含まれるサンプルは、フィラー材料の特定の配合比、全体的な充填率（例えば、絶縁体の約１５重量％など）、多層システムにおける層構造および層厚、ならびに層厚の比を規定しているが、他の実施形態では、多種多様な他の適切な配合比、充填率、層構造、および層厚の比を利用し得る。
【0054】
条件語、とりわけ、「し得る」、または「し得た」、等は、特に明記しない限り、または使用される文脈内で別の方法で理解されない限り、概して、特定の特徴、要素、および／または操作を、特定の実施形態が含み得たものであり、一方で、他の実施形態はそれらを含まないことを伝えることを意図する。したがって、そのような条件付き言語は、概して、機能、要素および／または操作が何らかの形で１つ以上の実施形態に必要とされること、または１つ以上の実施形態がユーザ入力またはプロンプトの有無に関わらず、これらの特徴、要素、および／または操作を含むかもしくは特定の実施形態で実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味することを意図しない。
【0055】
本明細書に示される開示の多くの修正および他の実施形態は、前述の説明および関連する図面に提示された教示の利点を有することが明らかであろう。それゆえ、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるべきではなく、改変および他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。本明細書では特定の用語が使用されているが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定の目的ではない。
【図1A】
【図1B】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マグネットワイヤであって、
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
【請求項2】
前記ベースコートは、前記絶縁システムの総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項3】
前記ミッドコートは、前記絶縁システムの総厚の少なくとも２５パーセントを占める、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項4】
前記トップコートは、未充填のポリアミドイミドを備える、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項5】
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項6】
前記絶縁システムは、少なくとも２４０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項7】
マグネットワイヤであって、
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ポリエステルを備え、絶縁体の総厚の少なくとも４５パーセントである厚さを有する、第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備える、マグネットワイヤ。
導体と、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ポリエステルを備え、絶縁体の総厚の少なくとも４５パーセントである厚さを有する、第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートと、
前記ベースコートの周囲に形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
前記ミッドコートの周囲に形成された第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートと、
を備え、
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、
前記導体の周囲に形成された絶縁システムと、
を備える、マグネットワイヤ。
【請求項8】
前記ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りに１８０度曲げたときのトップコートの亀裂頻度は、１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りにそれぞれ曲げられた前記ワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項9】
前記ベースコートは、ＴＨＥＩＣポリエステルを備える、請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項10】
前記トップコートは、未充填のポリアミドイミドを備える、請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項11】
前記ミッドコートは、総厚の少なくとも２５パーセントを占める、請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項12】
前記ミッドコートは、総厚の少なくとも３０％を占める、請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項13】
前記ベースコートは、総厚の４５％～６５％である第１の厚さを有し、
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項７に記載のマグネットワイヤ。
前記ミッドコートは、総厚の２５％～４０％である第２の厚さを有し、
前記トップコートは、総厚の５％～１５％である第３の厚さを有する、
請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項14】
マグネットワイヤであって、
導体と、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートであって、前記ベースコートは、総厚の４５％～６５％である第１の厚さで形成される、ベースコートと、
前記ベースコートの周囲に、総厚の２５％～４０％である第２の厚さで形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
ポリアミドイミドを備える第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートであって、総厚の５％～１５％である第３の厚さで前記ミッドコートの周囲に形成される、トップコートと、
を備え、
ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
導体と、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムであって、前記絶縁システムは、
ＴＨＥＩＣポリエステルを備える第１のポリマーエナメル絶縁体のベースコートであって、前記ベースコートは、総厚の４５％～６５％である第１の厚さで形成される、ベースコートと、
前記ベースコートの周囲に、総厚の２５％～４０％である第２の厚さで形成された第２のポリマーエナメル絶縁体のミッドコートであって、前記第２のポリマーエナメル絶縁体は、ベースポリアミドイミド材料中に分散されたフィラーを備え、前記フィラーは、２０重量％～８０重量％の二酸化ケイ素および２０重量％～８０重量％の酸化クロムを備える、ミッドコートと、
ポリアミドイミドを備える第３のポリマーエナメル絶縁体のトップコートであって、総厚の５％～１５％である第３の厚さで前記ミッドコートの周囲に形成される、トップコートと、
を備え、
ワイヤを４ｍｍのマンドレルの周りで１８０度曲げたとき、トップコートの亀裂頻度は１．０未満であり、前記トップコートの亀裂頻度は、前記マンドレルの周りでそれぞれ曲げられたワイヤのサンプル２０個当たりのそれぞれのトップコートの亀裂の数を表す、
前記導体の周囲に形成された総厚を有する絶縁システムと、
を備えるマグネットワイヤ。
【請求項15】
前記絶縁システムは、少なくとも２２０℃のサーマルインデックスを有する、請求項１４に記載のマグネットワイヤ。
【請求項16】
前記絶縁システムの総厚は、少なくとも５０マイクロメートルである、請求項１に記載のマグネットワイヤ。
【請求項17】
総厚は、少なくとも５０マイクロメートルである、請求項７に記載のマグネットワイヤ。
【請求項18】
総厚は、少なくとも５０マイクロメートルである、請求項１４に記載のマグネットワイヤ。
【外国語明細書】