高温高周波マグネットワイヤー及び製造方法
【課題】ＡＳＴＭＥ１６４１又はＡＳＴＭＤ２３０７に準じて計算した複合マグネットワイヤーの熱劣化温度指数が３００℃以上である高温高周波マグネットワイヤー、特に、アルミナナノ粒子がポリイミドポリマー中に分散したコーティングで被覆した複合マグネットワイヤーを提供する。
【解決手段】１実施形態では、複合マグネットワイヤー（１０）は金属ワイヤー（１２）及びワイヤーの外表面（１６）に設けたコーティング（１４）を有する。コーティングがポリイミドポリマー（１８）及びポリイミドポリマーに分散した複数のアルミナナノ粒子（２０）を含有する。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理がフェニルシランを含有する。
【解決手段】１実施形態では、複合マグネットワイヤー（１０）は金属ワイヤー（１２）及びワイヤーの外表面（１６）に設けたコーティング（１４）を有する。コーティングがポリイミドポリマー（１８）及びポリイミドポリマーに分散した複数のアルミナナノ粒子（２０）を含有する。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理がフェニルシランを含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、高温高周波マグネットワイヤー、特に、アルミナナノ粒子がポリイミドポリマー中に分散したコーティングで被覆した複合マグネットワイヤーに関する。
【背景技術】
【０００２】
被覆導電体は通常、１つ又は２つ以上の電気絶縁層（ワイヤーエナメル組成物とも呼ばれる）が導電性コアのまわりに形成されている。マグネットワイヤーは、導電性コアが銅又は銅合金ワイヤーであり、電気絶縁層が導電体の周囲に被覆されたポリマー樹脂などの誘電材料を含有する形態の被覆導電体である。マグネットワイヤーは変圧器、電気モーターなどのエレクロマグネット巻線に使用される。マグネットワイヤーはこのような巻線に使用されるので、マグネットワイヤーの絶縁システムは、絶縁体が巻回作業中に剥離、クラックその他の損傷を受けないように十分に柔軟でなければならない。絶縁システムはまた、その外表面が巻回作業中に遭遇する摩擦力、研削力及び摩耗力に耐えるように十分に耐摩耗性でなければならない。さらに、絶縁システムは、誘電特性が長期に渡って維持されるように十分に耐久性かつ耐劣化性でなければならない。
【０００３】
さらに、マグネットワイヤーは、いくつかある用途の中で特に変圧器、インダクター、モーター、ヘッドフォン、スピーカー、ハードディスクドライブのヘッド位置決め装置、電位差計及びエレクトロマグネットの製造にも用いられる。マグネットワイヤーは、巻線絶縁体として電気機械、モーター、発電機及び変圧器に用いられる一次絶縁体である。マグネットワイヤーは、交流電流が流れ、磁場及び誘導電力を発生する。マグネットワイヤーには通常、強靱な連続絶縁層を実現するのに多層のポリマー絶縁体を用いる。マグネットワイヤーの絶縁コーティングは、温度範囲が高くなる順に、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステル−ポリイミド、ポリアミド−ポリイミド及びポリイミドとすることができる。ポリイミドで絶縁したマグネットワイヤーは２５０℃まで運転可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７７６３３１２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１観点では、複合マグネットワイヤーを提供する。複合マグネットワイヤーは金属ワイヤー及びワイヤーの外表面に設けたコーティングを有する。コーティングはポリイミドポリマー及びポリイミドポリマーに分散した複数のアルミナナノ粒子を含有する。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理はフェニルシランを含有する。ＡＳＴＭ Ｅ１６４１に準じて計算した複合マグネットワイヤーの熱劣化温度指数は、３００℃以上である。
【０００６】
別の観点では、複合マグネットワイヤーの製造方法を提供する。本方法は、アルミナナノ粒子をポリイミドポリマーと混合してポリイミド混合物を形成する工程を含む。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されている。表面処理はフェニルシランを含有する。本方法はまた、ワイヤーを被覆ダイに通過させることによりポリイミド混合物でワイヤーを被覆し、被覆ワイヤーを加熱し、被覆ワイヤーを冷却し、被覆、加熱及び冷却の工程を繰り返して所定の数のコーティング層をワイヤーに堆積させる工程を含む。本方法はさらに、被覆ワイヤーを約４２５℃〜約４７５℃の温度のアニールオーブンに約１５〜約３０フィート／分の速度で通過させ、多層被覆ワイヤーを金属スプールに巻き、巻いたワイヤーを約３００℃〜約４００℃に約２０〜約４０分間加熱し、加熱後の巻きワイヤーを冷却する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】典型的なマグネットワイヤーの断面の拡大端面図である。
【図２】マグネットワイヤー製造システムの線図である。
【図３】図１に示した複合マグネットワイヤーの製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
複合マグネットワイヤー及びマグネットワイヤーの製造方法を以下に詳細に説明する。複合マグネットワイヤーは、電気機械、例えば、モーター、発電機、変圧器、インダクターなどに用いることができる。絶縁性を得るためにポリイミドコーティングをマグネットワイヤーに設ける。ポリイミドコーティングにアルミナナノ粒子を分散する。アルミナは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）としても知られている。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されている。表面処理は、アルミナナノ粒子の表面を不動態化して表面を非反応性にする。表面不動態は、粒子がポリイミドコーティング中で凝集したり、沈殿したりするのを防止する。本発明の被覆マグネットワイヤーは特異な性質を示す。例えば、被覆マグネットワイヤーは既知のマグネットワイヤーに比べて高い熱能力を示し、これにより電気機械は、一層高い電力密度をもつように製造され、既知の電気機械の温度環境より高い温度環境で動作できるようになる。具体的には、ＡＳＴＭ Ｅ１６４１に準じて計算した複合マグネットワイヤーの熱劣化温度指数は３００℃以上である。これに対して、既知のマグネットワイヤーの熱劣化温度指数は最高で約２４０℃である。約３００℃以上の熱劣化温度指数は、電気機械に一層高い電力密度を許し、より高い温度環境での動作を可能にする。さらに、マグネットワイヤーは、既知の電気機械で通常実現されるより優れた耐パルスサージ性を示し、これによりインバーター駆動モーター、発電機その他の電気機械の信頼性を増加することができる。
【０００９】
図を参照すると、図１は、典型的な複合マグネットワイヤー１０の断面図であり、複合マグネットワイヤー１０は導電性コア１２及び導電性コア１２の外表面１６に設けられている絶縁コーティング１４を有する。導電性コア１２は一般に、金属ワイヤー、例えば銅ワイヤー、銅合金ワイヤー、銀めっき銅ワイヤー、ニッケルめっき又はニッケルクラッド銅ワイヤー、アルミニウムワイヤー、銅クラッドアルミニウムワイヤーなどである。
【００１０】
コーティング１４はポリイミドポリマー１８及び複数のアルミナナノ粒子２０を含有する。使用できる適当なポリイミドポリマーには、ポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）、ポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）及びこれらの混合物があるが、これらに限らない。ポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）は、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｕｍｍｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社（米国ニュージャージー州パーリン所在）から商品名ＲＣ５０１９ Ｐｙｒｅ−ＭＬにて市販されており、ポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）はＵＢＥ Ａｍｅｒｉｃａ社（米国ニューヨーク州ニューヨーク所在）から商品名ＵＢＥ−Ｖａｒｎｉｓｈ−Ｓにて市販されている。
【００１１】
アルミナナノ粒子２０の平均粒径は１００ナノメートル（ｎｍ）未満である。別の実施形態では、アルミナナノ粒子の平均粒径は約２０ｎｍ〜約５０ｎｍである。１実施形態では、コーティング１４中のアルミナナノ粒子２０の量は約１％〜約１０重量％であり、別の実施形態では、約１％〜約６重量％である。重量％はコーティング１４の総重量に基づく。
【００１２】
アルミナナノ粒子２０の外表面には表面処理が施されている。表面処理はフェニルシランを含有する。使用できる適当なフェニルシランには、トリメトキシフェニルシラン、トリエトキシフェニルシラン及びこれらの混合物があるが、これらに限らない。ナノ粒子２０に表面処理を施すには、粒子を無水トルエンと無水アルコール、例えばイソプロパノールの混合溶剤に懸濁する。１実施形態では、混合溶剤は、約１０：１の比の無水トルエンと無水アルコールを含有する。別の実施形態では、混合溶剤は、約１０：１の比の無水トルエンと無水イソプロパノールを含有する。ナノ粒子懸濁液は、例えばホーン超音波処理機その他の混合機で混合することができる。ナノ粒子懸濁液を、１実施形態では、約２〜約４時間及び別の実施形態では、約３時間還流する。還流後の懸濁液を周囲温度に冷却し、その後、濾過して処理ナノ粒子を混合溶剤から取り出す。次に、処理ナノ粒をポリイミドと相溶性の極性溶剤に懸濁する。別の実施形態では、還流後に冷却した懸濁液を、ポリイミドと相溶性であり、懸濁液を調製するのに用いた溶剤より高沸点をもつ極性溶剤と混合する。その後、低沸点溶剤を減圧下で除去して処理ナノ粒子の極性溶剤への懸濁液を得る。適当な極性溶剤には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）があるが、これに限らない。処理ナノ粒子の極性溶剤への懸濁液は、適当な混合機、例えば、超音波処理機及び高エネルギーミキサー、例えばコウルズ（Ｃｏｗｌｅｓ）ミキサーで完全に混合する。
【００１３】
コーティング材１４は、処理アルミナナノ粒子２０の懸濁液をポリイミドポリマー１８と混合することにより製造する。処理アルミナナノ粒子の懸濁液のポリイミドポリマーとの混合には、適当な混合機、例えば高エネルギーミキサー及びホーン超音波処理機などの超音波処理機を用いることができる。
【００１４】
図２は、マグネットワイヤー製造システム３０の線図であり、システム３０は、未被覆の導電性コアワイヤー１２が巻かれた供給スプール３２及び少なくとも１つの被覆ダイ３４（２つ図示）を備える。システム３０は、少なくとも１つの硬化オーブン３６（２つ図示）及び少なくとも１つの冷却トンネル３８（２つ図示）も備える。各硬化オーブン３６は、段階的な温度硬化サイクルのために複数の加熱ゾーン４０、４２及び４４（３つ図示）を有する。別の実施形態では、硬化オーブン３６の加熱ゾーンは図２に示す３つより多くても少なくてもよい。さらに、システム３０は、アニールオーブン４６、アニール用冷却トンネル４８及び巻き取りスプール５０も備える。複数のガイドローラー５２を用いて、導電性ワイヤー１２が被覆ダイ３４、硬化オーブン３６、冷却トンネル３８、アニールオーブン４６及びアニール用冷却トンネル４８を通り巻き取りスプール５０上にくるように案内する。別の実施形態では、システム３０は、単一の硬化オーブン３６、１つの冷却トンネル３８及び複数の被覆ダイ３４を備える。被覆ワイヤー１２は、第１の被覆ダイ３４を通過し、次に硬化オーブン３６に入り、そこを通過し、次にワイヤー１２は、冷却トンネル３８を通過し、次に第２の被覆ダイ３４を通過する。その後、被覆ワイヤー１２は、硬化オーブン３６及び冷却トンネル３８を通過する。被覆ワイヤー１２は、残りの被覆ダイ３４を通過する。但し、1つの被覆ダイ３４から次の被覆ダイ３４通過までの間に硬化オーブン３６及び冷却トンネル３８を通過する。
【００１５】
図３は複合マグネットワイヤー１０の製造方法６０のフローチャートである。１実施形態では、方法６０は、処理アルミナナノ粒子２０をポリイミドポリマー１８と混合して絶縁コーティング材１４を形成する混合工程６２；導電性コアワイヤー１２を少なくとも１つの被覆ダイ３４に通過させてワイヤー１２上に絶縁コーティング１４を堆積することによりワイヤー１２を被覆する被覆工程６４；硬化オーブン３６内で被覆ワイヤー１２を加熱して絶縁コーティング１４を硬化する加熱工程６６；及び冷却トンネル３８で被覆ワイヤー１２を冷却する冷却工程６８を含む。１実施形態では、硬化オーブンの温度は、約３５０℃〜約４５０℃、別の実施形態では、約３８０℃〜約４１０℃である。硬化オーブンは、それぞれ次にくるゾーンがより高温になる複数のゾーン４０、４２及び４４を有することができる。１実施形態では、硬化オーブンは３つのゾーンを有し、第１のゾーン４０の温度は約３５０℃〜約４００℃、第２のゾーン４２の温度は約３８０℃〜約４２０℃、第３のゾーン４４の温度は約４００℃〜約４５０℃である。別の実施形態では、第１のゾーン４０、第２のゾーン４２及び第３のゾーン４４の温度はそれぞれ約３８０℃、４００℃及び４１０℃である。硬化オーブン３６のゾーンは、３つに限らず、２つ以下でも、４つ以上でもよい。方法６０は、導電性ワイヤー１２上に複数のコーティング層を形成するのに被覆工程６４、加熱工程６６及び冷却工程６８を所定の回数繰り返す工程７０を含む。多重のコーティング層として絶縁コーティング１４の厚さを所定の厚さまで増加させる。１実施形態では、絶縁コーティング１４の厚さは、約３８マイクロメートル（μｍ）〜約７６μｍ、別の実施形態では、約４５μｍ〜約６０μｍである。方法６０はさらに、被覆ワイヤー１２を約４２５℃〜約４７５℃の温度のアニールオーブンに約１５〜約３０フィート／分の速度で通過させる工程７２；被覆ワイヤー１２を冷却する工程７４；被覆ワイヤー１２を金属巻き取りスプール５０上に巻く工程７６；巻いた被覆ワイヤー１２を約３００℃〜約４００℃に約２０〜約４０分間加熱する工程７８；及び加熱後の巻き被覆ワイヤー１２を冷却する工程８０を含み、これにより複合マグネットワイヤー１０を形成する。
【００１６】
以下の実施例は例示のためのものであり、特許請求の範囲を制限するものではない。
【実施例】
【００１７】
例Ｉ
１実施形態にしたがって、表面処理アルミナナノ粒子及びポリイミドを含有する絶縁コーティング材を調製し、その後、導電性ワイヤーに被覆してマグネットワイヤーを製造した。
【００１８】
処理アルミナを以下のように調製した。まず、２０ｇの４５ｎｍアルミナをフラスコの２００ミリリットル（ｍｌ）の無水トルエン及び４０ｍｌの無水イソプロパノールの混合物に懸濁した。次に、３ｍｌのフェニルトリメトキシシランを添加し、懸濁液をホーン超音波処理機により２０秒間運転及び４秒間停止の繰り返しサイクルにて１０分間６６Ｗの超音波処理機の出力で超音波処理した。超音波処理の間懸濁液の入ったフラスコを氷浴に浸した。得られた懸濁液を３時間還流し、その後、室温まで放冷した。得られた懸濁液を１０ｍｌのガラスろ過器で最初は重力で、次に真空でろ過した。ろ過漏斗をゴムダイアフラムでふたして水分が材料に接触するのを防いだ。２０時間のろ過後、１９．６ｇの処理アルミナがフィルターの上に残った。
【００１９】
４ｇの処理アルミナを４０ｍｌのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を入れたガラスバイアルに添加することにより処理アルミナと溶剤の溶液を調製した。バイアルをふたし、超音波処理機（４２ｋＨｚ及び１５５Ｗ）の水浴中に置き、３〜５時間超音波処理をした。均一で安定な乳白色の溶液を形成した。
【００２０】
絶縁コーティング材を以下のように調製した。２０％のＵＢＥ−Ｖ−Ｓ溶液（ＵＢＥ Ａｍｅｒｉｃａ社から市販されているポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン））をＮＭＰで固形分１０％に希釈した。その後、１８ｇの４５ｎｍ処理アルミナ粒子をＮＭＰに添加し、ホーン超音波処理機で１５分間混合した。次に、３０ｇのＵＢＥ−Ｖ−Ｓ溶液（固形分１０％）をアルミナとＮＭＰの溶液に添加した。成分をホーン超音波処理機で３０分間混合して１実施形態の絶縁コーティング材を形成した。
【００２１】
導電性ワイヤー（２２ゲージ無酸素高導電性（ＯＦＨＣ）軟質裸銅）を被覆ダイに通過させることにより絶縁コーティングを導電性ワイヤーに設けた。導電性ワイヤーを被覆ダイに１２回通過させて絶縁コーティングの連続層を設け、ダイを４回乾燥状態で通過させた。最初の通過に用いたダイの直径は０．２７インチ、次の３回の通過に用いたダイの直径は０．２６インチ、その次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２７インチ及び残りの通過に用いたダイの直径は０．２８インチであった。ダイの通過毎に、被覆ワイヤーを３つのゾーンを有するオーブン内で、第１のゾーンで温度３００℃、第２のゾーンで３８０℃、第３のゾーンで４００℃に加熱し、その後、冷却した。次に、被覆ワイヤーを温度４５０℃のアニールオーブンに１５フィート／分で通過させ、その後、冷却した。アニール被覆ワイヤーを金属スプール上に巻き、３５０℃に３０分間加熱し、その後、室温まで放冷した。
【００２２】
例ＩＩ（比較例）
アルミナ粒子を含有しないポリイミド絶縁コーティングで導電性ワイヤーを被覆することにより比較例のマグネットワイヤーを製造した。
【００２３】
ＲＣ５０１９Ｐｙｒｅ−ＭＬ溶液（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｕｍｍｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から市販されているポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）のアミド酸溶液）をＮＭＰで固形分１０％に希釈して絶縁コーティング材を調製した。
【００２４】
導電性ワイヤー、即ち２２ゲージＯＦＨＣ軟質裸銅を被覆ダイに通過させることにより絶縁コーティングを導電性ワイヤーに設けた。導電性ワイヤーを被覆ダイに１６回通過させて絶縁コーティングの連続層を設けた。最初の４回の通過に用いたダイの直径は０．２６インチ、次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２７インチ、その次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２８インチ、さらにその次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２９インチ及び残りの通過に用いたダイの直径は０．２８インチであった。ダイの通過毎に、被覆ワイヤーを３つのゾーンを有するオーブン内で、第１のゾーンで温度２８０℃、第２のゾーンで３４０℃、第３のゾーンで３６０℃に加熱し、その後、冷却した。次に、被覆ワイヤーを温度４５０℃のアニールオーブンに１５フィート／分で通過させ、その後、冷却した。
【００２５】
例ＩＩＩ
例Ｉのマグネットワイヤーのサンプル撚り対及び例ＩＩ（比較例）のマグネットワイヤーのサンプル撚り対の熱耐久性試験を行った。サンプルを２２ゲージ円形導体のＮＥＭＡ規格に準じて自動的に１２回転及び６ポンドの張力で撚った。
【００２６】
熱重量分析（ＴＧＡ）を用いてサンプルの９５％重量損失温度を求めた。９５％重量損失温度が高いほどサンプルの熱的特性が優れている。サンプルの温度を徐々に上げ、温度に対して重量（％）をプロットして熱重量分析を行った。例Ｉのサンプル１及び２及び例ＩＩ（比較例）のサンプル３、４及び５の９５％重量損失温度を表１に示す。サンプル１及び２の９５％重量損失温度は、サンプル３、４及び５の９５％重量損失温度より有意に高かった。
【００２７】
【表１】
例ＩＶ
例Ｉ及び例ＩＩ（比較例）に記載した絶縁コーティングの耐熱クラスもＴＧＡ試験によって求めた。各絶縁コーティング材を、２５４μｍのブレードを５ｍｍ／秒で移動することによりキャストした。サンプル６は例Ｉに記載した絶縁コーティングのフィルムであり、サンプル７は例ＩＩに記載した絶縁コーティングのフィルムである。表２に示すように、表面処理アルミナナノ粒子を含有するサンプル６の絶縁コーティングの劣化温度指数は３０７℃であったが、サンプル７（比較例）のコーティングの劣化温度指数は２４０℃でしかなかった。
【００２８】
【表２】
例Ｖ
ＡＳＴＭ Ｄ２３７（２００５）に準じて例ＩＩＩに記載したサンプル撚りワイヤーを３２０℃及び３４０℃の温度で一定時間熱時効処理した。サンプルＡは例Ｉに記載した絶縁コーティングで被覆した１０撚りワイヤーを含み、サンプルＢは例ＩＩ（比較例）に記載した絶縁コーティングで被覆した１０撚りワイヤーを含んだ。サンプルＡは３４０℃で熱時効処理し、サンプルＢは３１５℃で熱時効処理した。各撚りワイヤーを７日毎に撚り対に６６５ボルト通電して調べ、撚り対が機能しているかどうかを判断した。表３に熱時効処理試験の結果を示す。特に、サンプルＡのワイヤーはすべて３１日間の熱時効処理後もまだ機能した。これと比べて、サンプルＢのワイヤーはすべてサンプルＡの熱時効処理温度より２０℃低い３２０℃でのわずか７日間の熱時効処理後に機能しなくなった。
【００２９】
【表３】
本明細書では、具体例を挙げて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、当業者が装置又はシステムの製造及び使用並びに方法の実行を含めて本発明を実施できるようにしている。本発明の要旨は、特許請求の範囲に規定された通りで、当業者が想起できる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１０ 複合マグネットワイヤー
１２ 金属ワイヤー
１４ コーティング
１６ ワイヤーの外表面
１８ ポリイミドポリマー
２０ アルミナナノ粒子
３０ マグネットワイヤー製造システム
３２ 供給スプール
３４ 被覆ダイ
３６ 硬化オーブン
３８ 冷却トンネル
４０ 第１の加熱ゾーン
４２ 第２の加熱ゾーン
４４ 第３の加熱ゾーン
４６ アニールオーブン
４８ アニール用冷却トンネル
５０ 巻き取りスプール
５２ ガイドローラー
６０ 複合マグネットワイヤーの製造方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、高温高周波マグネットワイヤー、特に、アルミナナノ粒子がポリイミドポリマー中に分散したコーティングで被覆した複合マグネットワイヤーに関する。
【背景技術】
【０００２】
被覆導電体は通常、１つ又は２つ以上の電気絶縁層（ワイヤーエナメル組成物とも呼ばれる）が導電性コアのまわりに形成されている。マグネットワイヤーは、導電性コアが銅又は銅合金ワイヤーであり、電気絶縁層が導電体の周囲に被覆されたポリマー樹脂などの誘電材料を含有する形態の被覆導電体である。マグネットワイヤーは変圧器、電気モーターなどのエレクロマグネット巻線に使用される。マグネットワイヤーはこのような巻線に使用されるので、マグネットワイヤーの絶縁システムは、絶縁体が巻回作業中に剥離、クラックその他の損傷を受けないように十分に柔軟でなければならない。絶縁システムはまた、その外表面が巻回作業中に遭遇する摩擦力、研削力及び摩耗力に耐えるように十分に耐摩耗性でなければならない。さらに、絶縁システムは、誘電特性が長期に渡って維持されるように十分に耐久性かつ耐劣化性でなければならない。
【０００３】
さらに、マグネットワイヤーは、いくつかある用途の中で特に変圧器、インダクター、モーター、ヘッドフォン、スピーカー、ハードディスクドライブのヘッド位置決め装置、電位差計及びエレクトロマグネットの製造にも用いられる。マグネットワイヤーは、巻線絶縁体として電気機械、モーター、発電機及び変圧器に用いられる一次絶縁体である。マグネットワイヤーは、交流電流が流れ、磁場及び誘導電力を発生する。マグネットワイヤーには通常、強靱な連続絶縁層を実現するのに多層のポリマー絶縁体を用いる。マグネットワイヤーの絶縁コーティングは、温度範囲が高くなる順に、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステル−ポリイミド、ポリアミド−ポリイミド及びポリイミドとすることができる。ポリイミドで絶縁したマグネットワイヤーは２５０℃まで運転可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７７６３３１２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１観点では、複合マグネットワイヤーを提供する。複合マグネットワイヤーは金属ワイヤー及びワイヤーの外表面に設けたコーティングを有する。コーティングはポリイミドポリマー及びポリイミドポリマーに分散した複数のアルミナナノ粒子を含有する。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理はフェニルシランを含有する。ＡＳＴＭ Ｅ１６４１に準じて計算した複合マグネットワイヤーの熱劣化温度指数は、３００℃以上である。
【０００６】
別の観点では、複合マグネットワイヤーの製造方法を提供する。本方法は、アルミナナノ粒子をポリイミドポリマーと混合してポリイミド混合物を形成する工程を含む。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されている。表面処理はフェニルシランを含有する。本方法はまた、ワイヤーを被覆ダイに通過させることによりポリイミド混合物でワイヤーを被覆し、被覆ワイヤーを加熱し、被覆ワイヤーを冷却し、被覆、加熱及び冷却の工程を繰り返して所定の数のコーティング層をワイヤーに堆積させる工程を含む。本方法はさらに、被覆ワイヤーを約４２５℃〜約４７５℃の温度のアニールオーブンに約１５〜約３０フィート／分の速度で通過させ、多層被覆ワイヤーを金属スプールに巻き、巻いたワイヤーを約３００℃〜約４００℃に約２０〜約４０分間加熱し、加熱後の巻きワイヤーを冷却する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】典型的なマグネットワイヤーの断面の拡大端面図である。
【図２】マグネットワイヤー製造システムの線図である。
【図３】図１に示した複合マグネットワイヤーの製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
複合マグネットワイヤー及びマグネットワイヤーの製造方法を以下に詳細に説明する。複合マグネットワイヤーは、電気機械、例えば、モーター、発電機、変圧器、インダクターなどに用いることができる。絶縁性を得るためにポリイミドコーティングをマグネットワイヤーに設ける。ポリイミドコーティングにアルミナナノ粒子を分散する。アルミナは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）としても知られている。アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されている。表面処理は、アルミナナノ粒子の表面を不動態化して表面を非反応性にする。表面不動態は、粒子がポリイミドコーティング中で凝集したり、沈殿したりするのを防止する。本発明の被覆マグネットワイヤーは特異な性質を示す。例えば、被覆マグネットワイヤーは既知のマグネットワイヤーに比べて高い熱能力を示し、これにより電気機械は、一層高い電力密度をもつように製造され、既知の電気機械の温度環境より高い温度環境で動作できるようになる。具体的には、ＡＳＴＭ Ｅ１６４１に準じて計算した複合マグネットワイヤーの熱劣化温度指数は３００℃以上である。これに対して、既知のマグネットワイヤーの熱劣化温度指数は最高で約２４０℃である。約３００℃以上の熱劣化温度指数は、電気機械に一層高い電力密度を許し、より高い温度環境での動作を可能にする。さらに、マグネットワイヤーは、既知の電気機械で通常実現されるより優れた耐パルスサージ性を示し、これによりインバーター駆動モーター、発電機その他の電気機械の信頼性を増加することができる。
【０００９】
図を参照すると、図１は、典型的な複合マグネットワイヤー１０の断面図であり、複合マグネットワイヤー１０は導電性コア１２及び導電性コア１２の外表面１６に設けられている絶縁コーティング１４を有する。導電性コア１２は一般に、金属ワイヤー、例えば銅ワイヤー、銅合金ワイヤー、銀めっき銅ワイヤー、ニッケルめっき又はニッケルクラッド銅ワイヤー、アルミニウムワイヤー、銅クラッドアルミニウムワイヤーなどである。
【００１０】
コーティング１４はポリイミドポリマー１８及び複数のアルミナナノ粒子２０を含有する。使用できる適当なポリイミドポリマーには、ポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）、ポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）及びこれらの混合物があるが、これらに限らない。ポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）は、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｕｍｍｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社（米国ニュージャージー州パーリン所在）から商品名ＲＣ５０１９ Ｐｙｒｅ−ＭＬにて市販されており、ポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）はＵＢＥ Ａｍｅｒｉｃａ社（米国ニューヨーク州ニューヨーク所在）から商品名ＵＢＥ−Ｖａｒｎｉｓｈ−Ｓにて市販されている。
【００１１】
アルミナナノ粒子２０の平均粒径は１００ナノメートル（ｎｍ）未満である。別の実施形態では、アルミナナノ粒子の平均粒径は約２０ｎｍ〜約５０ｎｍである。１実施形態では、コーティング１４中のアルミナナノ粒子２０の量は約１％〜約１０重量％であり、別の実施形態では、約１％〜約６重量％である。重量％はコーティング１４の総重量に基づく。
【００１２】
アルミナナノ粒子２０の外表面には表面処理が施されている。表面処理はフェニルシランを含有する。使用できる適当なフェニルシランには、トリメトキシフェニルシラン、トリエトキシフェニルシラン及びこれらの混合物があるが、これらに限らない。ナノ粒子２０に表面処理を施すには、粒子を無水トルエンと無水アルコール、例えばイソプロパノールの混合溶剤に懸濁する。１実施形態では、混合溶剤は、約１０：１の比の無水トルエンと無水アルコールを含有する。別の実施形態では、混合溶剤は、約１０：１の比の無水トルエンと無水イソプロパノールを含有する。ナノ粒子懸濁液は、例えばホーン超音波処理機その他の混合機で混合することができる。ナノ粒子懸濁液を、１実施形態では、約２〜約４時間及び別の実施形態では、約３時間還流する。還流後の懸濁液を周囲温度に冷却し、その後、濾過して処理ナノ粒子を混合溶剤から取り出す。次に、処理ナノ粒をポリイミドと相溶性の極性溶剤に懸濁する。別の実施形態では、還流後に冷却した懸濁液を、ポリイミドと相溶性であり、懸濁液を調製するのに用いた溶剤より高沸点をもつ極性溶剤と混合する。その後、低沸点溶剤を減圧下で除去して処理ナノ粒子の極性溶剤への懸濁液を得る。適当な極性溶剤には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）があるが、これに限らない。処理ナノ粒子の極性溶剤への懸濁液は、適当な混合機、例えば、超音波処理機及び高エネルギーミキサー、例えばコウルズ（Ｃｏｗｌｅｓ）ミキサーで完全に混合する。
【００１３】
コーティング材１４は、処理アルミナナノ粒子２０の懸濁液をポリイミドポリマー１８と混合することにより製造する。処理アルミナナノ粒子の懸濁液のポリイミドポリマーとの混合には、適当な混合機、例えば高エネルギーミキサー及びホーン超音波処理機などの超音波処理機を用いることができる。
【００１４】
図２は、マグネットワイヤー製造システム３０の線図であり、システム３０は、未被覆の導電性コアワイヤー１２が巻かれた供給スプール３２及び少なくとも１つの被覆ダイ３４（２つ図示）を備える。システム３０は、少なくとも１つの硬化オーブン３６（２つ図示）及び少なくとも１つの冷却トンネル３８（２つ図示）も備える。各硬化オーブン３６は、段階的な温度硬化サイクルのために複数の加熱ゾーン４０、４２及び４４（３つ図示）を有する。別の実施形態では、硬化オーブン３６の加熱ゾーンは図２に示す３つより多くても少なくてもよい。さらに、システム３０は、アニールオーブン４６、アニール用冷却トンネル４８及び巻き取りスプール５０も備える。複数のガイドローラー５２を用いて、導電性ワイヤー１２が被覆ダイ３４、硬化オーブン３６、冷却トンネル３８、アニールオーブン４６及びアニール用冷却トンネル４８を通り巻き取りスプール５０上にくるように案内する。別の実施形態では、システム３０は、単一の硬化オーブン３６、１つの冷却トンネル３８及び複数の被覆ダイ３４を備える。被覆ワイヤー１２は、第１の被覆ダイ３４を通過し、次に硬化オーブン３６に入り、そこを通過し、次にワイヤー１２は、冷却トンネル３８を通過し、次に第２の被覆ダイ３４を通過する。その後、被覆ワイヤー１２は、硬化オーブン３６及び冷却トンネル３８を通過する。被覆ワイヤー１２は、残りの被覆ダイ３４を通過する。但し、1つの被覆ダイ３４から次の被覆ダイ３４通過までの間に硬化オーブン３６及び冷却トンネル３８を通過する。
【００１５】
図３は複合マグネットワイヤー１０の製造方法６０のフローチャートである。１実施形態では、方法６０は、処理アルミナナノ粒子２０をポリイミドポリマー１８と混合して絶縁コーティング材１４を形成する混合工程６２；導電性コアワイヤー１２を少なくとも１つの被覆ダイ３４に通過させてワイヤー１２上に絶縁コーティング１４を堆積することによりワイヤー１２を被覆する被覆工程６４；硬化オーブン３６内で被覆ワイヤー１２を加熱して絶縁コーティング１４を硬化する加熱工程６６；及び冷却トンネル３８で被覆ワイヤー１２を冷却する冷却工程６８を含む。１実施形態では、硬化オーブンの温度は、約３５０℃〜約４５０℃、別の実施形態では、約３８０℃〜約４１０℃である。硬化オーブンは、それぞれ次にくるゾーンがより高温になる複数のゾーン４０、４２及び４４を有することができる。１実施形態では、硬化オーブンは３つのゾーンを有し、第１のゾーン４０の温度は約３５０℃〜約４００℃、第２のゾーン４２の温度は約３８０℃〜約４２０℃、第３のゾーン４４の温度は約４００℃〜約４５０℃である。別の実施形態では、第１のゾーン４０、第２のゾーン４２及び第３のゾーン４４の温度はそれぞれ約３８０℃、４００℃及び４１０℃である。硬化オーブン３６のゾーンは、３つに限らず、２つ以下でも、４つ以上でもよい。方法６０は、導電性ワイヤー１２上に複数のコーティング層を形成するのに被覆工程６４、加熱工程６６及び冷却工程６８を所定の回数繰り返す工程７０を含む。多重のコーティング層として絶縁コーティング１４の厚さを所定の厚さまで増加させる。１実施形態では、絶縁コーティング１４の厚さは、約３８マイクロメートル（μｍ）〜約７６μｍ、別の実施形態では、約４５μｍ〜約６０μｍである。方法６０はさらに、被覆ワイヤー１２を約４２５℃〜約４７５℃の温度のアニールオーブンに約１５〜約３０フィート／分の速度で通過させる工程７２；被覆ワイヤー１２を冷却する工程７４；被覆ワイヤー１２を金属巻き取りスプール５０上に巻く工程７６；巻いた被覆ワイヤー１２を約３００℃〜約４００℃に約２０〜約４０分間加熱する工程７８；及び加熱後の巻き被覆ワイヤー１２を冷却する工程８０を含み、これにより複合マグネットワイヤー１０を形成する。
【００１６】
以下の実施例は例示のためのものであり、特許請求の範囲を制限するものではない。
【実施例】
【００１７】
例Ｉ
１実施形態にしたがって、表面処理アルミナナノ粒子及びポリイミドを含有する絶縁コーティング材を調製し、その後、導電性ワイヤーに被覆してマグネットワイヤーを製造した。
【００１８】
処理アルミナを以下のように調製した。まず、２０ｇの４５ｎｍアルミナをフラスコの２００ミリリットル（ｍｌ）の無水トルエン及び４０ｍｌの無水イソプロパノールの混合物に懸濁した。次に、３ｍｌのフェニルトリメトキシシランを添加し、懸濁液をホーン超音波処理機により２０秒間運転及び４秒間停止の繰り返しサイクルにて１０分間６６Ｗの超音波処理機の出力で超音波処理した。超音波処理の間懸濁液の入ったフラスコを氷浴に浸した。得られた懸濁液を３時間還流し、その後、室温まで放冷した。得られた懸濁液を１０ｍｌのガラスろ過器で最初は重力で、次に真空でろ過した。ろ過漏斗をゴムダイアフラムでふたして水分が材料に接触するのを防いだ。２０時間のろ過後、１９．６ｇの処理アルミナがフィルターの上に残った。
【００１９】
４ｇの処理アルミナを４０ｍｌのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を入れたガラスバイアルに添加することにより処理アルミナと溶剤の溶液を調製した。バイアルをふたし、超音波処理機（４２ｋＨｚ及び１５５Ｗ）の水浴中に置き、３〜５時間超音波処理をした。均一で安定な乳白色の溶液を形成した。
【００２０】
絶縁コーティング材を以下のように調製した。２０％のＵＢＥ−Ｖ−Ｓ溶液（ＵＢＥ Ａｍｅｒｉｃａ社から市販されているポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン））をＮＭＰで固形分１０％に希釈した。その後、１８ｇの４５ｎｍ処理アルミナ粒子をＮＭＰに添加し、ホーン超音波処理機で１５分間混合した。次に、３０ｇのＵＢＥ−Ｖ−Ｓ溶液（固形分１０％）をアルミナとＮＭＰの溶液に添加した。成分をホーン超音波処理機で３０分間混合して１実施形態の絶縁コーティング材を形成した。
【００２１】
導電性ワイヤー（２２ゲージ無酸素高導電性（ＯＦＨＣ）軟質裸銅）を被覆ダイに通過させることにより絶縁コーティングを導電性ワイヤーに設けた。導電性ワイヤーを被覆ダイに１２回通過させて絶縁コーティングの連続層を設け、ダイを４回乾燥状態で通過させた。最初の通過に用いたダイの直径は０．２７インチ、次の３回の通過に用いたダイの直径は０．２６インチ、その次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２７インチ及び残りの通過に用いたダイの直径は０．２８インチであった。ダイの通過毎に、被覆ワイヤーを３つのゾーンを有するオーブン内で、第１のゾーンで温度３００℃、第２のゾーンで３８０℃、第３のゾーンで４００℃に加熱し、その後、冷却した。次に、被覆ワイヤーを温度４５０℃のアニールオーブンに１５フィート／分で通過させ、その後、冷却した。アニール被覆ワイヤーを金属スプール上に巻き、３５０℃に３０分間加熱し、その後、室温まで放冷した。
【００２２】
例ＩＩ（比較例）
アルミナ粒子を含有しないポリイミド絶縁コーティングで導電性ワイヤーを被覆することにより比較例のマグネットワイヤーを製造した。
【００２３】
ＲＣ５０１９Ｐｙｒｅ−ＭＬ溶液（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｕｍｍｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から市販されているポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）のアミド酸溶液）をＮＭＰで固形分１０％に希釈して絶縁コーティング材を調製した。
【００２４】
導電性ワイヤー、即ち２２ゲージＯＦＨＣ軟質裸銅を被覆ダイに通過させることにより絶縁コーティングを導電性ワイヤーに設けた。導電性ワイヤーを被覆ダイに１６回通過させて絶縁コーティングの連続層を設けた。最初の４回の通過に用いたダイの直径は０．２６インチ、次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２７インチ、その次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２８インチ、さらにその次の４回の通過に用いたダイの直径は０．２９インチ及び残りの通過に用いたダイの直径は０．２８インチであった。ダイの通過毎に、被覆ワイヤーを３つのゾーンを有するオーブン内で、第１のゾーンで温度２８０℃、第２のゾーンで３４０℃、第３のゾーンで３６０℃に加熱し、その後、冷却した。次に、被覆ワイヤーを温度４５０℃のアニールオーブンに１５フィート／分で通過させ、その後、冷却した。
【００２５】
例ＩＩＩ
例Ｉのマグネットワイヤーのサンプル撚り対及び例ＩＩ（比較例）のマグネットワイヤーのサンプル撚り対の熱耐久性試験を行った。サンプルを２２ゲージ円形導体のＮＥＭＡ規格に準じて自動的に１２回転及び６ポンドの張力で撚った。
【００２６】
熱重量分析（ＴＧＡ）を用いてサンプルの９５％重量損失温度を求めた。９５％重量損失温度が高いほどサンプルの熱的特性が優れている。サンプルの温度を徐々に上げ、温度に対して重量（％）をプロットして熱重量分析を行った。例Ｉのサンプル１及び２及び例ＩＩ（比較例）のサンプル３、４及び５の９５％重量損失温度を表１に示す。サンプル１及び２の９５％重量損失温度は、サンプル３、４及び５の９５％重量損失温度より有意に高かった。
【００２７】
【表１】
例ＩＶ
例Ｉ及び例ＩＩ（比較例）に記載した絶縁コーティングの耐熱クラスもＴＧＡ試験によって求めた。各絶縁コーティング材を、２５４μｍのブレードを５ｍｍ／秒で移動することによりキャストした。サンプル６は例Ｉに記載した絶縁コーティングのフィルムであり、サンプル７は例ＩＩに記載した絶縁コーティングのフィルムである。表２に示すように、表面処理アルミナナノ粒子を含有するサンプル６の絶縁コーティングの劣化温度指数は３０７℃であったが、サンプル７（比較例）のコーティングの劣化温度指数は２４０℃でしかなかった。
【００２８】
【表２】
例Ｖ
ＡＳＴＭ Ｄ２３７（２００５）に準じて例ＩＩＩに記載したサンプル撚りワイヤーを３２０℃及び３４０℃の温度で一定時間熱時効処理した。サンプルＡは例Ｉに記載した絶縁コーティングで被覆した１０撚りワイヤーを含み、サンプルＢは例ＩＩ（比較例）に記載した絶縁コーティングで被覆した１０撚りワイヤーを含んだ。サンプルＡは３４０℃で熱時効処理し、サンプルＢは３１５℃で熱時効処理した。各撚りワイヤーを７日毎に撚り対に６６５ボルト通電して調べ、撚り対が機能しているかどうかを判断した。表３に熱時効処理試験の結果を示す。特に、サンプルＡのワイヤーはすべて３１日間の熱時効処理後もまだ機能した。これと比べて、サンプルＢのワイヤーはすべてサンプルＡの熱時効処理温度より２０℃低い３２０℃でのわずか７日間の熱時効処理後に機能しなくなった。
【００２９】
【表３】
本明細書では、具体例を挙げて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、当業者が装置又はシステムの製造及び使用並びに方法の実行を含めて本発明を実施できるようにしている。本発明の要旨は、特許請求の範囲に規定された通りで、当業者が想起できる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１０ 複合マグネットワイヤー
１２ 金属ワイヤー
１４ コーティング
１６ ワイヤーの外表面
１８ ポリイミドポリマー
２０ アルミナナノ粒子
３０ マグネットワイヤー製造システム
３２ 供給スプール
３４ 被覆ダイ
３６ 硬化オーブン
３８ 冷却トンネル
４０ 第１の加熱ゾーン
４２ 第２の加熱ゾーン
４４ 第３の加熱ゾーン
４６ アニールオーブン
４８ アニール用冷却トンネル
５０ 巻き取りスプール
５２ ガイドローラー
６０ 複合マグネットワイヤーの製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ワイヤー（１２）及びワイヤーの外表面（１６）に設けたコーティング（１４）を有し、前記コーティングがポリイミドポリマー（１８）及びポリイミドポリマーに分散した複数のアルミナナノ粒子（２０）を含有し、アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理がフェニルシランを含有する、複合マグネットワイヤー（１０）であって、
ＡＳＴＭ Ｅ１６４１又はＡＳＴＭ Ｄ２３０７（２００５）に準じて計算した熱劣化温度指数が３００℃以上である、
複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項２】
金属ワイヤーが銅及び／又は銅合金を含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項３】
前記表面処理がトリメトキシフェニルシラン及び／又はトリエトキシフェニルシランを含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項４】
ポリイミドポリマー（１８）がポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４■−オキシジアニリン）及び／又はポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）を含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項５】
コーティング（１４）が約１％〜約６％の表面処理アルミナナノ粒子（２０）を含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項６】
アルミナナノ粒子（２０）の平均粒径が約１００ナノメートル（ｎｍ）未満である、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項７】
アルミナナノ粒子（２０）の平均粒径が約２０ｎｍ〜約５０ｎｍである、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項８】
アルミナナノ粒子（２０）をポリイミドポリマー（１８）と混合してポリイミド混合物を形成し、アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理がフェニルシランを含有し、
ワイヤー（１２）を被覆ダイ（３４）に通過させることによりポリイミド混合物でワイヤー（１２）を被覆し、
被覆ワイヤーを約３８０℃〜約４１０℃の温度で加熱し、
被覆ワイヤーを冷却し、
被覆ワイヤーを約４２５℃〜約４７５℃の温度のアニールオーブン（４６）に約１５〜約３０フィート／分の速度で通過させることにより被覆ワイヤーをアニールし、
アニール後の被覆ワイヤーを冷却し、
被覆ワイヤーを金属スプールに巻き、
巻いたワイヤーを約３００℃〜約４００℃で約２０〜約４０分間加熱し、
加熱後の巻きワイヤーを冷却する工程を含む、
複合マグネットワイヤー（１０）の製造方法（６０）。
【請求項９】
アルミナナノ粒子（２０）をポリイミドポリマー（１８）と混合する工程で約１重量％〜約６重量％のアルミナナノ粒子をポリアミドポリマーと混合する、請求項８記載の方法（６０）。
【請求項１０】
表面処理がトリメトキシフェニルシラン及び／又はトリエトキシフェニルシランを含有し、ポリイミドポリマーがポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）及び／又はポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）を含有する、請求項８記載の方法（６０）。
【請求項１】
金属ワイヤー（１２）及びワイヤーの外表面（１６）に設けたコーティング（１４）を有し、前記コーティングがポリイミドポリマー（１８）及びポリイミドポリマーに分散した複数のアルミナナノ粒子（２０）を含有し、アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理がフェニルシランを含有する、複合マグネットワイヤー（１０）であって、
ＡＳＴＭ Ｅ１６４１又はＡＳＴＭ Ｄ２３０７（２００５）に準じて計算した熱劣化温度指数が３００℃以上である、
複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項２】
金属ワイヤーが銅及び／又は銅合金を含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項３】
前記表面処理がトリメトキシフェニルシラン及び／又はトリエトキシフェニルシランを含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項４】
ポリイミドポリマー（１８）がポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４■−オキシジアニリン）及び／又はポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）を含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項５】
コーティング（１４）が約１％〜約６％の表面処理アルミナナノ粒子（２０）を含有する、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項６】
アルミナナノ粒子（２０）の平均粒径が約１００ナノメートル（ｎｍ）未満である、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項７】
アルミナナノ粒子（２０）の平均粒径が約２０ｎｍ〜約５０ｎｍである、請求項１記載の複合マグネットワイヤー（１０）。
【請求項８】
アルミナナノ粒子（２０）をポリイミドポリマー（１８）と混合してポリイミド混合物を形成し、アルミナナノ粒子の外表面には表面処理が施されており、表面処理がフェニルシランを含有し、
ワイヤー（１２）を被覆ダイ（３４）に通過させることによりポリイミド混合物でワイヤー（１２）を被覆し、
被覆ワイヤーを約３８０℃〜約４１０℃の温度で加熱し、
被覆ワイヤーを冷却し、
被覆ワイヤーを約４２５℃〜約４７５℃の温度のアニールオーブン（４６）に約１５〜約３０フィート／分の速度で通過させることにより被覆ワイヤーをアニールし、
アニール後の被覆ワイヤーを冷却し、
被覆ワイヤーを金属スプールに巻き、
巻いたワイヤーを約３００℃〜約４００℃で約２０〜約４０分間加熱し、
加熱後の巻きワイヤーを冷却する工程を含む、
複合マグネットワイヤー（１０）の製造方法（６０）。
【請求項９】
アルミナナノ粒子（２０）をポリイミドポリマー（１８）と混合する工程で約１重量％〜約６重量％のアルミナナノ粒子をポリアミドポリマーと混合する、請求項８記載の方法（６０）。
【請求項１０】
表面処理がトリメトキシフェニルシラン及び／又はトリエトキシフェニルシランを含有し、ポリイミドポリマーがポリアミド酸であるポリ（ピロメリット酸二無水物−コ−４，４’−オキシジアニリン）及び／又はポリアミド酸であるポリ（ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−コ−フェニレンジアミン）を含有する、請求項８記載の方法（６０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３４１４０（Ｐ２０１２−１３４１４０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２６８４５２（Ｐ２０１１−２６８４５２）
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６８４５２（Ｐ２０１１−２６８４５２）
【出願日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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