ES3059532T3

ES3059532T3 - Insulated conductors

Info

Publication number: ES3059532T3
Application number: ES22181116T
Authority: ES
Inventors: James Bonnett; Andrew Elleray; Stuart Green; Colin Rimmer
Original assignee: Victrex Manufacturing Ltd
Current assignee: Victrex Manufacturing Ltd
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2026-03-20
Anticipated expiration: 2036-01-19
Also published as: WO2016120592A1; US20180005724A1; HUE069430T2; JP6782238B2; ES3003910T3; EP4036152A1; EP4098681A1; US10186345B2; EP3250627B1; HUE060992T2; ES2930032T3; EP4036152B1; JP2018512093A; EP4098681B1; EP3250627A1; GB201501601D0

Abstract

La invención se refiere a un conductor aislado, que comprende un conductor alargado provisto de una capa aislante compuesta de un material polimérico. Dicho material polimérico tiene una cristalinidad de al menos el 25 % y menos del 40 %, e incluye una unidad repetitiva de fórmula general donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1, y v1 representa 0, 1 o 2. El espesor de la capa aislante está comprendido entre 2 μm y 300 μm. La invención también proporciona un método para fabricar dichos conductores aislados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Conductores aislados

[0003] Esta invención se refiere a conductores aislados y en particular, aunque no exclusivamente, se refiere a cables eléctricos aislados, por ejemplo, cables magnéticos para uso en entornos difíciles.

[0004] Los dispositivos eléctricos tales como motores eléctricos, alternadores y generadores comprenden un estator y un rotor. El estator consta de un núcleo metálico con alambre eléctricamente aislado que se enrolla a través del núcleo para formar la bobina del estator. Cuando la corriente alterna pasa a través del núcleo, se forman campos magnéticos que hacen que un rotor, asociado con el estator, gire.

[0005] Las características y el rendimiento del cable aislado eléctricamente son fundamentales para el rendimiento de los dispositivos eléctricos mencionados, en particular cuando los dispositivos se van a utilizar en entornos exigentes, por ejemplo, en entornos de alta temperatura y/o alta humedad y/o en entornos en los que los dispositivos pueden entrar en contacto con productos químicos corrosivos o dañinos. Por ejemplo, los dispositivos eléctricos pueden incorporarse a aparatos, por ejemplo, bombas sumergibles eléctricas, que están sujetas a altas temperaturas y gases nocivos (por ejemplo, gas ácido) y otros productos químicos.

[0006] Ha habido numerosas propuestas para proporcionar hilo magnético aislado. Por lo general, los cables magnéticos actuales utilizan una o varias capas de aislamiento de polímero alrededor de un conductor de metal de sección transversal circular o rectangular, por ejemplo, de cobre. El aislamiento de polímero puede estar definido por una o más capas de película (a menudo se utilizan dos composiciones de película diferentes), con el objetivo de que el aislamiento de polímero sea resistente y proporcione una capa aislante continua sobre el conductor.

[0007] Un aislamiento de polímero de alto rendimiento ampliamente utilizado comprende una cinta de dos capas laminada de etileno propileno fluorado (FEP) y poliimida. Se requiere la capa de FEP ya que la poliimida es un material termoestable y no se adhiere al metal. El FEP es termosellable y se dispone en contacto directo con el conductor en un proceso de envoltura/bobinado de cinta, representado en la Figura 1, que es una representación esquemática de una línea de producción típica para envolver un conductor de cobre con una cinta laminada de poliimida/FEP. Con referencia a la Figura 1, una unidad de bobinado de cinta 2 está dispuesta para envolver una cinta de poliimida/FEP (no se muestra) alrededor de un cable de cobre para proporcionar un conductor envuelto 4 que pasa a través de una única bobina/calentador de inducción que calienta rápidamente el cable de cobre a aproximadamente 320 °C lo que hace que el FEP se adhiera al cobre. Luego, el conductor 4 pasa a través de un horno radiante 8 que calienta el conductor de 250 a 300 °C para provocar la reticulación de la capa de FEP y mejorar su unión al conductor. Después de calentar en el horno 8, el conductor 10 que incluye una capa de aislamiento de poliimida/FEP firmemente fijada puede enrollarse alrededor de un carrete (o similar).

[0008] Desventajosamente, el alambre recubierto de poliimida/FEP puede tener propiedades insatisfactorias para algunas situaciones. Por ejemplo, algunas propiedades químicas y/o mecánicas de la poliimida pueden resultar insuficientes para soportar entornos especialmente duros. Por ejemplo, la poliimida puede verse afectada en algunas situaciones por gas amargo y/o ser susceptible a la hidrólisis. Además, la velocidad de la línea que se puede lograr usando la disposición de la Figura 1 puede estar limitada por la necesidad de reticular el FEP en el horno 8. Además, la necesidad de proporcionar un horno 8 relativamente largo significa que la huella del aparato es relativamente grande. Además, someter el cobre a temperaturas elevadas durante periodos relativamente largos en el horno 8 puede provocar la fragilización del conductor de cobre.

[0009] Se ha propuesto utilizar otros polímeros para el aislamiento de conductores de cobre. Por ejemplo, ha habido propuestas para usar poliariletercetonas, por ejemplo, polieteretercetona (PEEK).

[0010] El solicitante intentó usar el aparato descrito en la Figura 1 para aplicar una cinta PEEK a un conductor de cobre. Sin embargo, se encontró que había ampollas significativas en el PEEK (que representan bolsas de aire dentro de la película) sobre el conductor, lo que afectó negativamente el voltaje de ruptura del conductor aislado y, además, no fue posible producir una capa de PEEK con una cristalinidad aceptable mientras se minimiza la oxidación del cobre. El solicitante ha apreciado que, si la cristalinidad no es sustancialmente constante a lo largo de la capa de PEEK, entonces la capa de PEEK se tensará, lo que puede provocar el agrietamiento de la capa de PEEK si se envuelve un conductor aislado de PEEK alrededor de un carrete. Además, se encuentra que, si el nivel de oxidación del conductor de cobre es demasiado alto, la adhesión de la capa de PEEK es inaceptablemente baja para el fabricante, lo que da como resultado que el conductor de cobre aislado falle el ensayo estándar de la industria ASTM D1676. Los problemas antes mencionados son particularmente agudos cuando el conductor de cobre tiene una sección transversal no circular, por ejemplo, rectangular.

[0011] La solicitud de patente de EE. UU. publicada US 2015021067 A1 divulga un cable aislado resistente a sobretensiones de inversor, que tiene al menos una capa de esmalte horneado alrededor de la periferia exterior de un conductor, y una capa de resina recubierta por extrusión en el exterior de la capa de esmalte horneado, en el que el espesor total de la capa de esmalte horneado y la capa de resina recubierta por extrusión es de 50 µm o más, el espesor de la capa de esmalte horneado es de 60 µm o menos, y el espesor de la capa de resina recubierta por extrusión es de 200 µm o menos, en donde el mínimo del módulo de elasticidad a la tensión de la capa de resina recubierta por extrusión en un intervalo de 25 a 250 °C es 100 MPa o más, en donde una constante dieléctrica de una capa aislante que tiene una combinación de capa de esmalte horneado y capa de resina aplicada recubierta extrusión es 3,5 o menos a 25 °C, y 5,0 o menos a 250 °C, y en donde una relación entre la constante dieléctrica (E1’) de la capa de esmalte horneado a 250 °C y una constante dieléctrica (ε2’) de la capa de resina recubierta por extrusión a 250 °C satisface (ε2’/ε1’)>1. El alambre recubierto por extrusión de PEEK se divulga como preferido y en los Ejemplos, la PEEK en dicho alambre recubierto por extrusión se divulga como teniendo una cristalinidad del 45 % al 100 %.

[0012] La publicación de solicitud de patente británica GB 2492087 A divulga una cinta aislante de material compuesto que comprende un laminado o coextrusión de al menos dos capas, incluida una primera capa aislante de una matriz polimérica en la que se dispersan partículas de mica y una segunda capa de una poliéterétercetona (PEEK) o una mezcla o aleación de la misma que contiene al menos un 50 % de PEEK, en la que la superficie de al menos una de dichas capas, opuesta a la otra de dichas capas, está recubierta con una película de fluoropolímero. La cinta se divulga para su uso para formar un recubrimiento multicapa sobre un conductor, tal como un cable eléctrico. Se divulga además que el proceso de fabricación, que puede incluir sinterización de alta temperatura, debe soportar una semicristalinidad en la capa de PEEK estructural.

[0013] Un objeto de la presente invención es abordar los problemas descritos anteriormente.

[0014] De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un conductor aislado de acuerdo con la reivindicación 1.

[0015] A menos que se indique lo contrario, la evaluación de la cristalinidad de dicho material polimérico de dicha capa aislante sobre dicho conductor alargado puede llevarse a cabo como se describe en el Ejemplo 4, a continuación.

[0016] Dicha cristalinidad es preferiblemente de al menos 28 %, más preferiblemente de al menos 30 %.

[0017] La cristalinidad de dicho material polimérico puede evaluarse como se ha dicho anteriormente en una primera posición sobre dicha capa aislante. Así, la cristalinidad es adecuadamente de al menos el 25 % (preferiblemente de al menos el 28 %, más preferiblemente de al menos el 30 %) en dicha primera posición. La cristalinidad de dicho material polimérico puede evaluarse como se ha dicho anteriormente en una segunda posición sobre dicha capa aislante. La cristalinidad en dicha segunda posición es adecuadamente de al menos el 25 % (preferiblemente de al menos el 28 %, más preferiblemente de al menos el 30 %). Dicha primera posición puede estar separada de la segunda posición por una distancia de al menos 1 m.

[0018] La cristalinidad de dicho material polimérico puede evaluarse como se ha dicho anteriormente en una tercera posición sobre dicha capa aislante. La cristalinidad en dicha tercera posición es adecuadamente de al menos el 25 % (preferiblemente de al menos el 28 %, más preferiblemente de al menos el 30 %). Dicha primera posición podrá estar separada de la tercera posición por una distancia de al menos 10 m. Dicha segunda posición podrá estar separada de la tercera posición por una distancia de al menos 9 m. La cristalinidad de dicho material polimérico puede evaluarse como se ha dicho anteriormente en una cuarta posición sobre dicha capa aislante. La cristalinidad en dicha cuarta posición es adecuadamente de al menos el 25 % (preferiblemente de al menos el 28 %, más preferiblemente de al menos el 30 %).

[0019] Dicha cuarta posición podrá estar separada de la primera posición por una distancia de al menos 20 m. En algunos casos, dicha distancia puede ser de al menos 50 m, por ejemplo, en el intervalo de 50 m a 200 m. Dicha primera posición puede estar en un primer extremo del conductor aislado. Dicha cuarta posición puede estar en un segundo extremo opuesto del conductor aislado. Dicha segunda posición puede estar a medio camino entre dichos extremos del conductor aislado. Dicha tercera posición puede estar a medio camino entre dichas posiciones segunda y cuarta.

[0020] Convenientemente, dicha capa aislante se extiende a lo largo de la totalidad del conductor alargado. Dicha capa aislante se extiende adecuadamente desde dicho primer extremo hasta dicho segundo extremo de dicho conductor aislado. Dicha capa aislante define preferiblemente una capa continua e ininterrumpida entre dichos extremos primero y segundo. Para evitar dudas, se apreciará que en los extremos primero y segundo del conductor aislado (es decir, en las respectivas caras de los extremos), el conductor alargado está expuesto, es decir, la capa aislante no cubre los extremos del conductor alargado. Por lo tanto, preferiblemente, a excepción de dichos extremos primero y segundo (por ejemplo, respectivas caras de los extremos), dicha capa aislante encierra completamente dicho conductor alargado.

[0021] La cristalinidad de dicho material polimérico es adecuadamente de al menos el 25 % (preferiblemente de al menos el 28 %, más preferiblemente de al menos el 30 %) sustancialmente en toda la extensión de dicha capa aislante. La cristalinidad de dicho material polimérico es preferiblemente sustancialmente constante a lo largo de la extensión de dicha capa aislante. Convenientemente, la cristalinidad de dicho material polimérico en toda la extensión de dicha capa aislante varía en menos del 10 %. Por ejemplo, la diferencia entre la cristalinidad mínima y la cristalinidad máxima del material polimérico de la capa aislante es inferior al 10 %.

[0022] Dicha capa aislante está preferiblemente desprovista de áreas (a menudo denominadas parches amorfos) en las que la cristalinidad es inferior al 15 %.

[0023] La cristalinidad de dicho material polimérico descrito en cualquier declaración de este documento puede ser inferior al 40 %.

[0024] Preferiblemente, dicha capa aislante es homogénea, convenientemente en toda su extensión.

[0025] Adecuadamente, al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 95 % en peso, más preferiblemente al menos el 99 % en peso de dicha capa aislante comprende material polimérico termoplástico. Adecuadamente, al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 95 % en peso, más preferiblemente al menos el 99 % en peso de dicha capa aislante comprende dicho material polimérico. Dicha capa aislante comprende dicho material polimérico y una carga, por ejemplo, nitruro de boro. Preferiblemente, dicha capa aislante consiste esencialmente en dicho material polimérico, especialmente polieteretercetona (PEEK). Preferiblemente, dicha capa aislante comprende solo un tipo de polímero termoplástico que es dicho material polimérico.

[0026] Dicho material polimérico puede tener una unidad de repetición seleccionada de una unidad de repetición I en la que t1=1, v1=0 y w1=0; t1=0, v1=0 y w1=0; t1=0, w1=1, v1=2; o t1=0, v1=1 y w1=0. Dicho material polimérico tiene más preferiblemente una unidad de repetición en la que t1=1, v1=0 y w1-0; o t1=0, v1=0 y w1=0. Dicho material polimérico tiene más preferiblemente una unidad de repetición en la que t1=1, v1=0 y w1=0.

[0027] Dicho material polimérico incluye adecuadamente al menos el 50 % en moles (por ejemplo, 50-100 % en moles), preferiblemente al menos el 60 % en moles (por ejemplo, 60-100 % en moles), más preferiblemente al menos el 80 % en moles (por ejemplo, del 80 al 100 % en moles), especialmente al menos 99 % en peso, de unidades de repetición de Fórmula I, especialmente las unidades en las que t1=1, v1=0 y w1=0.

[0028] Dicho material polimérico incluye adecuadamente al menos el 50 % en peso (por ejemplo, 50-100 % en peso), preferiblemente al menos el 80 % en peso, más preferiblemente al menos el 95 % en peso de unidades de repetición de Fórmula I.

[0029] Dicho material polimérico preferiblemente consiste esencialmente en una unidad de repetición de Fórmula I, especialmente una unidad de repetición en la que t1 = 1, v1 = 0 y w1 = 0.

[0030] En realizaciones preferidas, dicho material polimérico se selecciona de poliéteréter cetona, poliétercetona, poliétercetonaétercetona y poliétercetonacetona. En una realización más preferida, dicho material polimérico se selecciona de poliétercetona y poliéterétercetona. En una realización especialmente preferida, dicho material polimérico es polieteretercetona.

[0031] Dicho material polimérico tiene preferiblemente una viscosidad en estado fundido (MV) medida como se describe en el Ejemplo 5 a 400 °C de al menos 0,06 kNsm<-2>, preferiblemente de al menos 0,08 kNsm<-2>, más preferiblemente de al menos 0,085 kNsm<-2>, especialmente de al menos 0,09 kNsm<-2>. Dicho material polimérico puede tener una MV de menos de 1,00 kNsm<-2>, convenientemente menos de 0,8 kNsm<-2>.

[0032] Preferiblemente, dicha capa aislante contacta directamente con dicho conductor alargado. Así, preferiblemente, el conductor aislado no incluye una capa intermedia, por ejemplo, una capa adhesiva (por ejemplo, una capa de composición diferente a dicha capa aislante), entre el conductor alargado y dicha capa aislante. Dicho conductor aislado pasa preferiblemente el ensayo ASTM D1676 como se describe en este documento.

[0033] Dicha capa aislante tiene preferiblemente un espesor inferior a 300 µm, por ejemplo, inferior a 250 µm. El espesor es de al menos 2 µm y puede ser al menos 20 µm. El espesor de la capa aislante es preferiblemente sustancialmente constante a lo largo de la extensión de la capa aislante. Así, preferiblemente, la relación definida como el espesor de la capa aislante en su punto más delgado dividido por el espesor de la capa aislante en su punto más grueso es al menos 0,8, preferiblemente al menos 0,9, más preferiblemente al menos 0,95.

[0034] Preferiblemente, dicha capa aislante no está cubierta con otro material, por ejemplo, otra capa. Preferiblemente, dicha capa aislante define una capa más externa de dicho conductor aislado. Preferiblemente, dicha capa aislante es una capa expuesta (por ejemplo, está expuesta a la atmósfera ambiental) de dicho conductor aislado.

[0035] Dicho conductor aislado puede comprender x % en peso de dicho conductor alargado e y % en peso de dicho material polimérico, en donde la suma de x e y es adecuadamente al menos el 90 % en peso del peso total de dicho conductor aislado. Preferiblemente, la suma de x e y es al menos el 95 % en peso, más preferiblemente al menos el 99 % en peso, especialmente el 100 % en peso, del peso total de dicho conductor aislado.

[0036] Dicho conductor alargado es preferiblemente un conductor de cobre. Preferiblemente, a excepción de las impurezas de bajo nivel, el único metal incluido en dicho conductor alargado es el cobre.

[0037] Ventajosamente, el proceso que se describe a continuación, utilizado para producir el conductor aislado, provoca una oxidación mínima de la superficie exterior del conductor alargado, por ejemplo, el conductor de cobre descrito. Dicho conductor aislado preferiblemente no incluye una capa oxidada (por ejemplo, una capa de cobre oxidado) que sea mayor de 1.000 nm, por ejemplo, mayor de 500 nm o mayor de 300 nm, de espesor. El conductor aislado puede incluir una capa de óxido que no supere los 1.000 nm, por ejemplo, no supere los 500 nm, especialmente no supere los 300 nm de espesor. Una capa de óxido puede evaluarse mediante XPS, como se describe a continuación.

[0038] Dicho conductor alargado puede tener una sección transversal que tenga una dimensión máxima de 20 mm o menos. La dimensión mínima de la sección transversal puede ser de al menos 0,5 mm.

[0039] Dicho conductor alargado puede tener una sección transversal no circular. Es un reto producir un conductor aislado que tenga una sección transversal no circular y las características descritas en este documento. Sin embargo, el proceso descrito es especialmente ventajoso para producir un conductor aislado con una sección transversal no circular. Dicho conductor alargado puede tener una sección transversal que incluye una primera superficie que mira hacia el exterior y una segunda superficie que mira hacia el exterior, en donde dichas superficies primera y segunda son preferiblemente sustancialmente planas y, preferiblemente, dichas superficies primera y segunda miran en direcciones opuestas, pero se extienden sustancialmente paralelas entre sí. Dicho conductor alargado es preferiblemente sustancialmente rectangular. Dicho conductor aislado es preferiblemente de sección transversal sustancialmente rectangular.

[0040] Dicho conductor alargado puede tener un espesor en el intervalo de 1,5 mm a 4 mm (preferiblemente de 1,6 a 3,5 mm) y una anchura en el intervalo de 3 a 20 mm.

[0041] Preferiblemente, dicha capa aislante está sustancialmente desprovista de ampollas (por ejemplo, definidas por aire atrapado dentro de un bolsillo en la capa aislante). El área de superficie de las ampollas en dicha capa aislante representa adecuadamente menos del 5 %, preferiblemente menos del 1 % del área de superficie total de la capa aislante.

[0042] Dicho conductor aislado puede incluir marcas helicoidales (a menudo denominadas "marcas testigo"), convenientemente situadas en posiciones a lo largo de sustancialmente toda la extensión del conductor. Dichas marcas ilustran adecuadamente que la capa aislante no se ha producido en un proceso de extrusión. Un proceso de extrusión no produciría dichas marcas.

[0043] Dicho conductor aislado tiene preferiblemente una longitud de al menos 10 m, por ejemplo, de al menos 50 m, especialmente de al menos 100 m. Dicho conductor aislado tiene preferiblemente un voltaje de ruptura en el intervalo de 4 a 30 kV, cuando se mide como se describe en el Ejemplo 3. Dicho conductor aislado preferiblemente está enrollado alrededor de un carrete. Dicho conductor aislado es preferiblemente un hilo magnético.

[0044] La invención se extiende a una bobina de estator que incorpora dicho conductor aislado descrito.

[0045] La invención se extiende a una bomba eléctrica sumergible (ESP) que comprende dicho conductor aislado descrito. Un cable de extensión de conductor de motor (MLE) puede comprender un conductor aislado descrito. La invención se extiende a un ensamblaje de motor que incorpora dicho conductor aislado descrito. Dicho ensamblaje de motor incluye adecuadamente dicha bobina de estator que incorpora dicho conductor aislado descrito.

[0046] Según una segunda divulgación, se proporciona un método para fabricar un conductor aislado, comprendiendo el método:

[0047] (i) seleccionar un conductor alargado;

[0048] (ii) envolver el conductor con cinta (por ejemplo, cinta MDO) que comprende un material polimérico, en donde dicho material polimérico incluye una unidad de repetición de fórmula general

[0049]

[0051] en donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1 y v1 representa 0, 1 o 2;

[0052] (iii) calentar la cinta para fundir el material polimérico;

[0053] (iv) enfriar la cinta calentada para solidificar el material polimérico, en donde, adecuadamente, el enfriamiento de la cinta se controla para que el material polimérico tenga una cristalinidad de al menos 25 % después del enfriamiento.

[0054] El conductor aislado de la segunda divulgación puede tener cualquier característica del conductor aislado del primer aspecto.

[0055] Dicho conductor alargado puede tener cualquier característica del conductor alargado del primer aspecto. Sin embargo, el conductor alargado seleccionado en la etapa (i) puede estar menos oxidado en comparación con el conductor alargado del conductor aislado del primer aspecto debido a cierta oxidación limitada del conductor alargado durante el método. Dicho conductor alargado seleccionado en la etapa (i) preferiblemente consiste esencialmente en cobre.

[0056] Preferiblemente, dicha cinta a la que se hace referencia en la etapa (ii) es una cinta Orientada en la Dirección de la Máquina (MDO). Preferiblemente, dicha cinta está orientada uniaxialmente. Dicha cinta puede tener una resistencia a la tracción de al menos 200 MPa, preferiblemente de al menos 300 PMa. Dicha resistencia a la tracción puede ser inferior a 450 MPa. Dicha cinta puede tener un esfuerzo de rotura de al menos 170 MPa, preferiblemente de al menos 220 MPa. Dicho esfuerzo de rotura puede ser inferior a 350 MPa. Dicha cinta puede tener un límite elástico de al menos 50 MPa, preferiblemente de al menos 70 MPa. Dicho límite elástico puede ser inferior a 120 MPa. La resistencia a la tracción, el esfuerzo de rotura y el límite elástico pueden evaluarse como se describe en la norma ASTM D882.

[0057] Dicha cinta puede tener un espesor inferior a 250 µm. Puede tener un espesor de al menos 1 µm. Dicha cinta tiene preferiblemente un espesor en el intervalo de 2 a 100 µm, más preferiblemente de 4 a 75 µm, especialmente de 8 a 50 µm. Dicha cinta puede tener una anchura en el intervalo de 3 a 50 mm, por ejemplo, en el intervalo de 12 a 25 mm.

[0058] Dicha cinta se puede proporcionar en un soporte del que se extrae en el método. El transportista puede llevar más de 50 m de cinta.

[0059] En la etapa (ii), la cinta se retira preferiblemente de una pluralidad de soportes y se utilizan una pluralidad de longitudes separadas de cinta para envolver el conductor. En la etapa (ii), dicha cinta preferiblemente se pone directamente en contacto con dicho conductor alargado. En la etapa (ii), adecuadamente, el conductor se envuelve con cinta de manera que al menos dos, preferiblemente al menos tres (y preferiblemente menos de ocho) capas superpuestas de cinta, se disponen sobre el conductor alargado. Preferiblemente, al final de la etapa (ii), dicho conductor alargado lleva una capa de cinta que tiene un espesor en el intervalo de 2 a 300 µm. Dicho material polimérico de dicha cinta puede ser como se describe de acuerdo con el primer aspecto. Dicha cinta puede incluir al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 95 % en peso, más preferiblemente al menos el 99 % en peso de dicho material polimérico. Preferiblemente, dicha cinta consiste esencialmente en dicho material polimérico, especialmente polieteretercetona (PEEK).

[0060] Cuando dicho conductor se envuelve con una pluralidad de longitudes separadas de cinta, preferiblemente cada longitud de cinta utilizada para envolver dicho conductor, comprende dicho material polimérico y/o preferiblemente todas las cintas utilizadas son idénticas y comprenden, preferiblemente consisten esencialmente en PEEK.

[0061] El método puede comprender una primera y segunda etapa de calentamiento. Preferiblemente, una primera etapa de calentamiento (denominada en lo sucesivo etapa (iii)*), previa a la etapa (iii), comprende calentar la cinta a una temperatura que es inferior a la temperatura de fusión (Tm) de dicho material polimérico. La cinta se puede calentar a una temperatura que no supere los 10 °C (por ejemplo, no supere los 5 °C) por debajo de la Tm de dicho material polimérico. Cuando dicho material polimérico comprende PEEK, la cinta se puede calentar a una temperatura inferior a 343 °C, pero superior a 333 °C. En la etapa (iii)*, la cinta se calienta adecuadamente para que se vuelva pegajosa y se adhiera en cierta medida a dicho conductor alargado.

[0062] Preferiblemente, en la etapa (iii)*, la cinta se contrae. Por ejemplo, la longitud de la cinta se puede reducir en al menos un 5 % a través de dicha contracción. La etapa (iii)* comprende preferiblemente el calentamiento por inducción de dicho conductor envuelto con cinta, utilizando adecuadamente un primer calentador por inducción. En una divulgación preferida, dicho conductor alargado tiene una sección transversal no circular que incluye adecuadamente una primera superficie que mira hacia el exterior y una segunda superficie que mira hacia el exterior, en donde dichas superficies primera y segunda son sustancialmente planas, miran en direcciones opuestas y se extienden sustancialmente paralelas entre sí. Por ejemplo, en dicha divulgación preferida, dicho conductor alargado tiene preferiblemente una sección transversal rectangular. En la divulgación preferida, dicho método puede incluir una etapa (iii)** que es adecuadamente después de la etapa (iii)* y antes de la etapa (iii), en donde la etapa (iii)** comprende aplicar presión al conductor envuelto con cinta para empujar la cinta hacia el conductor alargado. Ventajosamente, la etapa (iii)** puede reducir el número de ampollas que están asociadas con la cinta.

[0063] Se puede aplicar presión como se ha dicho anteriormente mediante rodillos opuestos que están dispuestos para hacer contacto con las superficies primera y segunda que miran hacia el exterior de dicho conductor alargado. Los rodillos son preferiblemente elásticos. Pueden comprender un material polimérico, por ejemplo, silicona.

[0064] La etapa (iii) (que comprende adecuadamente la segunda etapa de calentamiento a la que se hace referencia) comprende preferiblemente calentar la cinta a una temperatura que es mayor que la Tm de dicho material polimérico, preferiblemente para que el material polimérico se funda. La etapa (iii) puede comprender calentar la cinta a una temperatura que sea de al menos 10 °C, preferiblemente de al menos 20 °C, por encima de la Tm de dicho material polimérico. Puede calentarse a una temperatura que sea inferior a 50 °C superior a dicha Tm. Preferiblemente, en la etapa (iii), la cinta se funde para definir una capa aislante sustancialmente homogénea hecha de múltiples capas de dicha cinta. La etapa (iii) comprendía preferiblemente el calentamiento por inducción de dicho conductor alargado envuelto con cinta, utilizando adecuadamente un segundo calentador por inducción.

[0065] Cuando dicho conductor alargado tiene una sección transversal no circular como se describe, el método puede incluir una etapa tras la etapa (iii) que comprende aplicar presión al conductor envuelto con cinta. Esto puede reducir la cantidad de ampollas asociadas con la cinta.

[0066] Se puede aplicar presión como se ha dicho anteriormente mediante rodillos opuestos que están dispuestos para hacer contacto con las superficies primera y segunda que miran hacia el exterior de dicho conductor alargado. Los rodillos son preferiblemente elásticos. Pueden comprender un material polimérico, por ejemplo, silicona.

[0067] Preferiblemente, no se forman enlaces covalentes entre el material polimérico y cualquier otro material durante el calentamiento de la cinta. Preferiblemente, no se forman enlaces covalentes dentro (por ejemplo, por reticulación) o con el material polimérico en el método.

[0068] Preferiblemente, después de la etapa (iii), se enfría el conductor envuelto con cinta. Puede enfriarse de forma activa o pasiva (por ejemplo, sometiéndolo a las condiciones ambientales). Después de la etapa (iii), preferiblemente el conductor envuelto con cinta se enfría en una primera etapa de enfriamiento en donde se solidifica el material polimérico. La primera etapa de enfriamiento comprende preferiblemente someter el conductor envuelto con cinta a las condiciones ambientales. En la primera etapa de enfriamiento, el material polimérico en el conductor envuelto con cinta se enfría preferiblemente hasta al menos 3 °C menos que la Tm de dicho material polimérico. Preferiblemente, al final de la primera etapa de enfriamiento, el material polimérico se encuentra a una temperatura superior a su temperatura de cristalización (Tc), por ejemplo, de al menos 10 °C o al menos 30 °C superior a su Tc.

[0069] Preferiblemente, después de la primera etapa de enfriamiento, el conductor envuelto con cinta se enfría, por ejemplo, se enfría rápidamente, en una segunda etapa de enfriamiento. La segunda etapa de enfriamiento comprende preferiblemente el enfriamiento activo de dicho conductor envuelto con cinta.

[0070] Dicha segunda etapa de enfriamiento puede comprender dirigir un fluido de enfriamiento, por ejemplo, líquido (especialmente que comprende, o consiste esencialmente en, agua), hacia el conductor envuelto con cinta. El fluido de enfriamiento puede estar a una temperatura de al menos 10 °C y preferiblemente menos de 90 °C (por ejemplo, en el intervalo de 15 a 35 °C) inmediatamente antes del contacto con el conductor envuelto con cinta. El fluido de enfriamiento puede rociarse sobre el conductor envuelto con cinta, de forma adecuada para que el fluido entre en contacto sustancialmente con la totalidad de la superficie externa del conductor envuelto con cinta. El fluido de enfriamiento está convenientemente dispuesto para limitar la oxidación del conductor alargado (por ejemplo, cobre). Dicho enfriamiento también puede reducir la cristalinidad del material polimérico (por ejemplo, convertirlo en amorfo). Las etapas subsiguientes se organizan preferiblemente para aumentar el nivel de cristalinidad.

[0071] Después de dicha segunda etapa de enfriamiento, hay preferiblemente una etapa de eliminación del fluido de enfriamiento. En esta etapa, el fluido de enfriamiento se elimina adecuadamente del contacto con el conductor envuelto con cinta. La etapa de eliminación del fluido de enfriamiento puede comprender someter el conductor envuelto con cinta a un gas, adecuadamente para expulsar el fluido de enfriamiento del conductor envuelto con cinta, preferiblemente de manera que sustancialmente todo dicho fluido de enfriamiento se elimine del contacto con dicho conductor envuelto con cinta. La etapa de eliminación del fluido de enfriamiento puede implicar el uso de cuchillas de aire.

[0072] El método se controla preferiblemente de modo que, después del enfriamiento (por ejemplo, enfriamiento activo usando dicho fluido de enfriamiento) del conductor envuelto con cinta (por ejemplo, después de dicha etapa de eliminación del fluido de enfriamiento), el calor residual en el conductor alargado y/o asociado con el conductor envuelto con la cinta es de modo que el material polimérico de la misma puede recocerse y/o cristalizarse. Así, después de dicho enfriamiento, el material polimérico está a una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea (Tg) de dicho material polimérico y/o tiene lugar el recocido de dicho material polimérico. Después de dicho recocido, dicho material polimérico tiene adecuadamente una cristalinidad de al menos el 25 %, preferiblemente al menos el 28 %, más preferiblemente al menos el 30 %.

[0073] El método comprende preferiblemente enrollar el conductor aislado producido alrededor de un carrete. El conductor es adecuadamente como se describe según el primer aspecto.

[0074] Se cree que el conductor envuelto con la cinta después de la etapa (ii) del método es novedoso. Por lo tanto, de acuerdo con la tercera divulgación, se proporciona un producto intermedio que comprende un conductor alargado envuelto con cinta MDO, en donde dicha cinta MDO comprende un material polimérico, en donde dicho material polimérico incluye una unidad de repetición de fórmula general

[0077]

[0079] en donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1 y v1 representa 0, 1 o 2.

[0080] Dicho conductor alargado puede ser como el descrito en cualquier declaración del presente documento. Dicha cinta MDO puede ser como la descrita en cualquier declaración del presente documento. Dicho material polimérico puede ser como el descrito en cualquier declaración del presente documento.

[0081] Dicho producto intermedio puede comprender el conductor alargado envuelto con cinta MDO después de la primera etapa de calentamiento descrita en el segundo aspecto. Por tanto, la cinta MDO puede adherirse al conductor alargado. Dicha cinta MDO puede contraerse.

[0082] De acuerdo con una cuarta divulgación se proporciona un aparato para producir un conductor alargado según el primer aspecto, fabricar un conductor aislado según el segundo aspecto y/o para fabricar un producto intermedio según el tercer aspecto, comprendiendo el aparato:

[0083] (i) un dispositivo de transporte para transportar un conductor alargado entre una primera posición y una segunda posición;

[0084] (ii) una unidad de bobinado para enrollar una cinta que comprende un material polimérico alrededor del conductor alargado;

[0085] (iii) una primera bobina de inducción para calentar el conductor alargado a una primera temperatura durante la etapa entre dichas posiciones primera y segunda;

[0086] (iv) una segunda bobina de inducción para calentar el conductor alargado a una segunda temperatura superior a dicha primera temperatura, estando dicha segunda bobina de inducción aguas abajo de dicha primera bobina de inducción; y, opcionalmente,

[0087] (v) un aparato de enfriamiento aguas abajo de dicha segunda bobina de inducción.

[0088] Dicha primera bobina de inducción puede disponerse para implementar la primera etapa de calentamiento (es decir, la etapa (iii)*) del método del segundo aspecto. Dicha segunda bobina de inducción puede disponerse para implementar la segunda etapa de calentamiento del método del segundo aspecto.

[0089] Dicho aparato de enfriamiento está preferiblemente dispuesto para implementar la segunda etapa de enfriamiento del método del segundo aspecto. Dicho aparato de refrigeración puede incluir una serie de dispositivos de pulverización dispuestos para pulverizar un fluido de enfriamiento sobre un conductor envuelto con cinta producida en el aparato. Dicho aparato de enfriamiento puede estar dispuesto para implementar la etapa de eliminación de fluido de enfriamiento del segundo aspecto. Dicho aparato de enfriamiento puede incluir una serie de cuchillas de aire.

[0090] Dicho aparato se puede proporcionar en combinación con cinta MDO que comprende dicho material polimérico, como se describe en este documento.

[0091] Cualquier característica de cualquier aspecto de cualquier invención descrita en este documento puede combinarse con cualquier otra invención descrita en este documento mutatis mutandis. Ahora se describirán realizaciones específicas de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a las figuras anexas, en las que: La Figura 1 es una representación esquemática de una línea de producción conocida para envolver un conductor de cobre con una cinta laminada de poliimida/FEP;

[0092] la Figura 2 es una representación esquemática de una línea de producción para envolver un conductor de cobre con una cinta de polieteretercetona (PEEK);

[0093] la Figura 3 es una representación esquemática de una sección transversal a través de un conductor envuelto que muestra capas de cinta sobre el conductor antes de la consolidación; y

[0094] La Figura 4 es una representación esquemática de un aparato de enfriamiento para enfriar un ensamblaje caliente que comprende un conductor de cobre envuelto con una cinta de PEEK.

[0095] En lo sucesivo se hace referencia al siguiente material: Cinta de polímero de polieteretercetona (PEEK) orientada en la dirección de la máquina (MDO) - se refiere a la cinta de PEEK que ha sido orientada uniaxialmente siguiendo generalmente el procedimiento descrito en el Ejemplo 3 de la base de datos Research Disclosure número 216001, divulgada por B.P. Griffin y D.I. Luscombe de Imperial Chemical Industries Plc. Por lo general, la cinta MDO tiene las siguientes propiedades medidas de acuerdo con ASTM D882: Resistencia a la tracción - 338MPa; Esfuerzo de rotura - 256MPa; y Límite elástico - 84MPa.

[0096] Con referencia a la Figura 2, un conductor de cobre de sección transversal rectangular 20 está envuelto con cinta de polímero de polieteretercetona (PEEK) orientada en la dirección de la máquina (MDO) (no se muestra) retirada de una unidad de bobinado 22. El ensamblaje 23a de conductor envuelto con cinta pasa a través de una primera bobina de inducción 24 que produce suficiente energía para elevar la temperatura del polímero PEEK a 340 °C (es decir, justo por debajo de la temperatura de fusión (Tm) de PEEK). La temperatura se puede monitorear utilizando un pirómetro colocado adecuadamente enfocado en la capa de PEEK. Como resultado del calentamiento, la cinta MDO se contrae alrededor del conductor de cobre (es decir, la cinta se contrae hacia su estado anterior antes de someterse a un proceso de estiramiento para producir cinta MDO) y, además, la cinta se vuelve pegajosa y se adhiere al conductor 20

[0097] Después de salir de la primera bobina de inducción 24, el ensamblaje 23b que comprende el conductor y la cinta contraída, pasa entre un primer par de rodillos de silicona 26 que están dispuestos para hacer contacto con el ensamblaje 23b y aplicar presión a los lados opuestos del mismo para eliminar el aire atrapado, aplanar las ampollas y/o o mejorar el acabado superficial. Aguas abajo de los rodillos 26, el ensamblaje 23c pasa a través de una segunda bobina de inducción 28 que provoca un calentamiento rápido del conductor de cobre a aproximadamente 380 °C, que está por encima de la temperatura de fusión (Tm) de la capa de PEEK. En consecuencia, la capa de PEEK se derrite, lo que hace que se adhiera al conductor de cobre subyacente y produzca una capa continua de PEEK lisa alrededor del conductor.

[0098] Después de salir de la segunda bobina de inducción 28, el ensamblaje 23d pasa entre un segundo par de rodillos de silicona 30 que, al igual que los rodillos 26, hacen contacto con el ensamblaje 23d y aplican presión en los lados opuestos para eliminar el aire atrapado, aplanar las ampollas y/o mejorar el acabado superficial. Aguas abajo de los rodillos 30, el ensamblaje 23e pasa a través del aparato de enfriamiento 32 que está dispuesto para enfriar rápidamente el conductor de cobre del ensamblaje 23e, para limitar la oxidación del cobre, mientras permite que la capa de PEEK se enfríe lentamente para optimizar el nivel de cristalinidad en la capa de PEEK.

[0099] Después de salir del aparato de refrigeración 32, el ensamblaje 23f que comprende cobre relativamente no oxidado aislado con una capa fina de PEEK altamente cristalina puede envolverse alrededor de un carrete antes de su uso en un dispositivo eléctrico.

[0100] Las características de las realizaciones preferidas de la invención se describen con más detalle, a continuación. El conductor de cobre puede comprender alambre de cobre desnudo ETP y tener la forma de un alambre de sección transversal rectangular alargada. La sección transversal puede tener una anchura de 3-20 mm y un espesor de 1,6-3,5 mm. Una sección transversal preferida es de alrededor de 8 x 2 mm.

[0101] Como alternativa al uso de alambre de sección transversal rectangular, los conductores de otras formas pueden tratarse como se describe en este documento. Por ejemplo, pueden usarse alambres de sección transversal circular (por ejemplo, que tengan un diámetro en el intervalo de 0,5 a 10 mm) o elíptica, alambres trenzados o alambres segmentados. Sin embargo, preferiblemente, el alambre tiene una sección transversal rectangular. Como alternativa al uso de cobre, los conductores de aluminio pueden tratarse como se describe. En particular, el proceso descrito en este documento se puede aplicar a cualquier metal susceptible de oxidación como se describe en este documento para el cobre.

[0102] Como se describe, la cinta de polímero PEEK es una cinta MDO. Puede fabricarse como se describe generalmente en la base de datos de Research Disclosure número 21600 y tener una anchura en el intervalo de 3-50 mm y un espesor en el intervalo de 1 a 250 µm. Los ejemplos descritos en este documento se produjeron usando cinta de 12 mm de ancho y 18 µm de espesor.

[0103] La unidad de bobinado es adecuadamente una unidad patentada. Puede funcionar a aproximadamente 1.500 rpm o más para enrollar a 8 m/min o más de cinta en el conductor de cobre. La cinta se puede enrollar usando arreglos de superposición estándar de la industria. Por ejemplo, en una realización, representada en la Figura 3, un conductor de cobre 40 puede tener una doble envoltura en donde una envoltura 41 comprende tres capas 42a, 42b y 42c y la otra envoltura 43 comprende capas 44a, 44b y 44c. Así, en la realización, el conductor de cobre está cubierto con cinta PEEK que tiene seis capas de espesor.

[0104] La primera bobina de inducción 24 está dispuesta para calentar el conductor de cobre (pero no el PEEK porque no es conductor), de modo que, a la salida de la bobina 24, la superficie del conductor envuelto tiene una temperatura de unos 340 °C.

[0105] Como se ha descrito anteriormente, un objetivo del uso de la primera bobina de inducción es elevar la temperatura de la cinta de PEEK justo por debajo de su temperatura de fusión. En consecuencia, la cinta se contrae hacia su estado original antes de someterse a estiramiento para producir la cinta MDO. En el proceso, la contracción se compensa mediante la selección inicial de una disposición de superposición apropiada de la cinta. También es importante minimizar el tiempo que el conductor de cobre se somete a temperaturas elevadas en la primera bobina de inducción, para minimizar la oxidación de la superficie exterior del cobre.

[0106] Los rodillos de silicona 26, 30 descritos deben ser de modo que retengan las propiedades adecuadas a las temperaturas relativamente altas a las que están sometidos en el proceso. El primer par de rodillos de silicona 26 tiene una anchura mayor que la anchura del ensamblaje 23b que pasa entre ellos, por lo que los rodillos superponen completamente las superficies superior e inferior del ensamblaje 23c cuando pasa entre ellos. Los rodillos 26 pueden girar libremente por el ensamblaje 23b a medida que pasa, pero no son accionados por sí mismos.

[0107] La segunda bobina de inducción 28 también está dispuesta para calentar el conductor de cobre, pero a una temperatura más alta en comparación con la primera bobina de inducción.

[0108] En el proceso, el ensamblaje 23c puede estar dentro de los límites y/o ser calentado por la segunda bobina de inducción durante el tiempo mínimo apropiado. Como se describió anteriormente, el objetivo del uso de la segunda bobina de inducción es calentar rápidamente el conductor de cobre a 380 °C para hacer que la capa de PEEK se funda y se adhiera al cobre. Si la capa de PEEK se somete a una temperatura demasiado alta y/o a una temperatura alta durante demasiado tiempo, la capa de PEEK puede generar ampollas de forma desventajosa. El segundo par de rodillos de silicona 30 son generalmente como se describe para el primer par de rodillos 26.

[0109] El aparato de enfriamiento 32 se muestra con más detalle en la Figura 4. En una primera región, representada por el número 50, el ensamblaje 23e se somete a temperatura ambiente de modo que, cuando el ensamblaje alcanza la posición 52, la capa de PEEK tiene una temperatura que es inferior a su temperatura de fusión (es decir, inferior a aproximadamente 343 °C); es decir, la capa de PEEK se ha solidificado. Esto evita la formación de ampollas cuando el ensamblaje 23e se somete a enfriamiento con agua aguas abajo. Sin embargo, la temperatura es superior a la temperatura de cristalización (Tc) del PEEK, es decir, superior a 278 °C. Aguas abajo de la posición 52 en una región representada por el número 54, una serie de rociadores de agua están colocados alrededor y a lo largo del ensamblaje 23e. Los rociadores están dispuestos para rociar agua a una temperatura mantenida a 20 °C constantes en el ensamblaje 23e para enfriarlo rápidamente y limitar la oxidación del conductor de cobre extrayéndole calor de manera eficaz.

[0110] Aguas abajo de la región 54 hay una región 56 que comprende una serie de cuchillas de aire colocadas alrededor y a lo largo del ensamblaje 23e. Las cuchillas de aire están dispuestas para eliminar completamente el agua de la superficie del ensamblaje, ya que se ha comprobado que la presencia de agua residual puede dar lugar a la producción desventajosa de parches amorfos de PEEK en el producto final 23f.

[0111] Después de eliminar el agua en la región 56, el conductor 23f sale del aparato de enfriamiento 32. Sin embargo, el aparato de enfriamiento 32 está dispuesto de modo que, en la posición de salida 58, el calor residual dentro del conductor de cobre es lo suficientemente alto como para que la capa de PEEK se recueza después de salir del aparato de refrigeración 32. De forma adecuada, por lo tanto, en la posición 58, el conductor 23f incluye suficiente calor para que la capa de PEEK alcance una temperatura superior a 160 °C sin someter al conductor 23f a ningún calentamiento adicional, aguas abajo del aparato de refrigeración 32.

[0112] Aguas abajo del aparato de refrigeración 32, el conductor 23f se deja enfriar adecuadamente en aire ambiente y se enrolla inmediatamente. Por ejemplo, el conductor 23f se puede enrollar continuamente en un carrete colocado a una distancia de 2 a 10 m desde la posición 58.

[0113] La velocidad de arrastre y/o la velocidad de bobinado en el carrete puede ser relativamente alta, por ejemplo, superior a 8 m/minuto.

[0114] Ventajosamente, el aparato descrito con referencia a las figuras 2 y 4 puede usarse para producir alambre de cobre aislado con PEEK de muy alta calidad a un ritmo rápido.

[0115] Las características del alambre producido pueden confirmarse de la siguiente manera:

[0116] Ejemplo 1 - Evaluación de la adherencia del revestimiento aislante envuelto

[0117] El alargamiento proporciona una medida general de la ductilidad del alambre magnético con aislamiento de película y se pueden derivar indicaciones útiles de la flexibilidad y la adherencia del aislamiento de película al conductor a partir del siguiente ensayo.

[0118] El alambre magneto fabricado por el proceso descrito anteriormente y que tiene una capa aislante de PEEK de 36 µm de espesor y una cristalinidad del 30,4 % se sometió a ensayo de alargamiento de acuerdo con la sección 122 - 129 de ASTM D1676 (Standard Test Methods for Film-Insulated Magnet Wire), excepto que se usó la longitud del alambre de 100 mm. El alambre se estiró a una velocidad constante (300 mm/min) hasta la rotura usando un tensiómetro Instron 3369 a 23 °C con 50 % de humedad ambiental. Luego, las muestras se inspeccionaron visualmente en el punto de rotura y a lo largo de la muestra.

[0119] Las muestras mostraron que la película aislante de PEEK envuelta tenía una excelente adhesión al conductor, como lo ilustra la delaminación limitada del aislamiento inmediatamente en el punto donde el cable comenzó a contraerse antes del punto de rotura.

[0120] Ejemplo 2 - Evaluación de la capa de cobre

[0121] El espesor de la capa de óxido sobre el cobre al que se hace referencia en este documento puede evaluarse usando espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). El espesor de la capa de óxido generalmente se encuentra dentro del intervalo de 5-300 nm.

[0122] Ejemplo 3 - Evaluación del voltaje de ruptura

[0123] El ensayo se realizó a temperatura ambiente (23 °C) y humedad relativa utilizando un dispositivo de fuerza dieléctrica Sefelec RMG15AC HiPot con referencia a la norma EN60851-5.

[0124] En un ejemplo específico, se evaluó un conductor de cobre de 3,264 mm de diámetro aislado con una película de PEEK de 18 µm con una superposición del 66 % para definir un espesor total de PEEK de 108 µm y con una cristalinidad en el cable final del 32 %.

[0125] En primer lugar, se prepararon un total de 8 muestras de ensayo de 200 mm de largo quitando por completo 25 mm del aislamiento de PEEK de un extremo de las muestras de conductor aislado con un cuchillo afilado para exponer el conductor de cobre desnudo. Los electrodos se prepararon aplicando una lámina de metal delgada respaldada por una cinta conductora sensible a la presión en el centro de cada muestra de ensayo. Estos electrodos tenían típicamente 6 mm de ancho y aproximadamente 60 mm de largo. Cada electrodo se aplicó en ángulo recto con respecto a la muestra. Los electrodos se envolvieron con suavidad y firmeza alrededor de las muestras un mínimo de una vuelta completa.

[0126] Se aplicó un voltaje de CA sinusoidal entre un electrodo y el extremo de cobre desnudo. Este voltaje se aplicó a una tasa de 0,5 kV por segundo y posteriormente se registró el voltaje mínimo al que se perforó el aislamiento de la película. Se encontró que este voltaje de ruptura estaba en el intervalo de 10,7 - 12,7 kV.

[0127] Ejemplo 4 - Evaluación de la cristalinidad de la capa de PEEK en un conductor envuelto Para obtener una muestra de la capa de PEEK del conductor aislado, previa aplicación, para su medición por DSC, un área de cinta de 0,5cm<2>x 0,5 cm<2>y se cortó aproximadamente 100 µm de espesor de la capa de cinta aislante usando un cuchillo afilado y levantando la capa para separarla del conductor de cobre con el cuchillo mientras se flexionaba el conductor.

[0128] Dos piezas de cinta cortada (aproximadamente 10 mg) se colocaron juntas en una bandeja de DSC y se escanearon por DSC de la siguiente manera:

[0129] Etapa 1 Se realizó y registró un ciclo térmico preliminar calentando la muestra de 30 °C a 400 °C a 20 °C/min.

[0130] Etapa 2 Se mantuvo durante 5 minutos.

[0131] Etapa 3 Se enfrió a 20 °C/min a 30 °C y se mantuvo durante 5 minutos.

[0132] Etapa 4 Se recalentó de 30 °C a 400 °C a 20 °C/min, se registró la Tg, Tn, Tm, ΔHn y ΔHm.

[0133] Tc se mide en el ciclo de enfriamiento (Etapa 3) y es la temperatura a la que la exotermia de cristalización alcanza un mínimo.

[0134] A partir de la traza DSC resultante del escaneo en la etapa 4, el inicio de la Tg se obtuvo como la intersección de las líneas dibujadas a lo largo de la línea de base previa a la transición y una línea dibujada a lo largo de la mayor pendiente obtenida durante la transición. La Tn fue la temperatura a la que el pico principal de la exotermia de cristalización en frío alcanzó un máximo. La Tm fue la temperatura a la que el pico principal de la endotermia de fusión alcanzó un máximo.

[0135] El calor de fusión para la fusión (ΔHm) se obtuvo conectando los dos puntos en los que la endotermia de fusión se desvía de la línea de base relativamente recta. El área integrada bajo la endotermia en función del tiempo produce la entalpía (mJ) de la transición de fusión: el calor de fusión normalizado en masa se calcula dividiendo la entalpía por la masa de la muestra (J/g). El nivel de cristalización (X(%)) se determina dividiendo el calor de fusión de la muestra por el calor de fusión de un polímero totalmente cristalino, que para la polieteretercetona es 130J/g.

[0136] Ejemplo 5 - Determinación de la viscosidad en estado fundido (MV) del polímero

[0137] A menos que se indique lo contrario, esto se midió usando reometría capilar operando a 400 °C a una velocidad de corte de 1000s<-1>utilizando un troquel de carburo de tungsteno de sección transversal circular, 0,5 mm (diámetro del capilar x 3,175 mm (longitud del capilar). La medición de MV se tomó 5 minutos después de que el polímero se hubiera derretido por completo, lo que se considera 5 minutos después de que el polímero se cargara en el cilindro del reómetro.

[0138] También se divulgan los siguientes aspectos de la invención, que se exponen en las reivindicaciones de la solicitud principal, solicitud europea número 16701843.1:

[0139] 1. Un conductor aislado que comprende un conductor alargado provisto de una capa aislante que comprende un material polimérico, en donde dicho material polimérico tiene una cristalinidad de al menos el 25 %, en donde dicho material polimérico incluye una unidad de repetición de fórmula general

[0142]

[0144] en donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1 y v1 representa 0, 1 o 2;

[0145] en donde dicha capa aislante tiene un espesor en el intervalo de 2 µm - 300 µm.

[0146] 2. Un conductor según el aspecto 1, en donde dicha cristalinidad es de al menos el 30 %.

[0147] 3. Un conductor según el aspecto 1 o el aspecto 2, en donde la cristalinidad de dicho material polimérico se evalúa en una primera posición sobre dicha capa aislante, en donde dicha cristalinidad es de al menos el 30 % en dicha primera posición; en donde la cristalinidad de dicho material polimérico se evalúa en una segunda posición sobre dicha capa aislante, en donde dicha cristalinidad en dicha segunda posición es de al menos el 30 %; en donde la cristalinidad de dicho material polimérico se evalúa en una tercera posición sobre dicha capa aislante, en donde dicha cristalinidad en dicha tercera posición es de al menos el 30 %; en donde dicha primera posición está separada de la tercera posición por una distancia de al menos 10 m y dicha segunda posición está separada de la tercera posición por una distancia de al menos 9 m.

[0148] 4. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicha capa aislante se extiende sustancialmente a lo largo de la totalidad del conductor alargado.

[0149] 5. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde la cristalinidad de dicho material polimérico es de al menos el 25 % a través de sustancialmente toda la extensión de dicha capa aislante.

[0150] 6. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde la cristalinidad de dicho material polimérico a través de la extensión de dicha capa aislante varía en menos del 10 %.

[0151] 7. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicha capa aislante está desprovista de áreas en las que la cristalinidad es inferior al 15 %.

[0152] 8. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 99 % en peso de dicha capa aislante comprende material polimérico termoplástico.

[0153] 9. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 99 % en peso de dicha capa aislante comprende dicho material polimérico, especialmente polieteretercetona (PEEK).

[0154] 10. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho material polimérico incluye dicha unidad de repetición en la que t1=1, v1=0 y w1=0.

[0155] 11. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho material polimérico es polieteretercetona.

[0156] 12. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicha capa aislante contacta directamente con dicho conductor alargado.

[0157] 13. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicha capa aislante no está cubierta con otro material.

[0158] 14. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho conductor aislado comprende un x % en peso de dicho conductor alargado y un y % en peso de dicho material polimérico, en donde la suma de x e y es al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 99 % en peso del peso total de dicho conductor aislado.

[0159] 15. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho conductor alargado es un conductor de cobre.

[0160] 16. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho conductor aislado no incluye una capa oxidada que sea mayor que 1.000 nm, por ejemplo mayor que 300 nm de espesor.

[0161] 17. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho conductor alargado tiene una sección transversal no circular, preferiblemente una sección transversal sustancialmente rectangular.

[0162] 18. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde el área de superficie de las ampollas en dicha capa aislante representa menos del 5 %, preferiblemente menos del 1 %, del área de superficie total de la capa aislante.

[0163] 19. Un conductor según cualquier aspecto anterior, en donde dicho conductor aislado tiene un voltaje de ruptura en el intervalo de 4 a 30 kV.

[0164] 20. Una bobina de estator que incorpora un conductor aislado según cualquier aspecto anterior.

[0165] 21. Un ensamblaje de motor que incorpora un conductor aislado según cualquier aspecto anterior.

[0166] 22. Un método para fabricar un conductor aislado (preferiblemente como se describe en cualquiera de los aspectos 1 a 20), comprendiendo el método:

[0167] (i) seleccionar un conductor alargado;

[0168] (ii) envolver el conductor con cinta que comprende un material polimérico, en donde dicho material polimérico incluye una unidad de repetición de fórmula general

[0169]

[0171] en donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1 y v1 representa 0, 1 o 2;

[0172] (iii) calentar la cinta para fundir el material polimérico;

[0173] (iv) enfriar la cinta calentada para solidificar el material polimérico, en donde el enfriamiento de la cinta se controla para que el material polimérico tenga una cristalinidad de al menos el 25 % después del enfriamiento 23. Un método según el aspecto 22, en donde dicha cinta a la que se hace referencia en la etapa (ii) es una cinta Orientada en la Dirección de la Máquina (MDO).

[0174] 24. Un método según el aspecto 22 o el aspecto 23, comprendiendo el método una primera y segunda etapas de calentamiento, en donde dicha primera etapa de calentamiento (denominada en lo sucesivo etapa (iii)*), previa a la etapa (iii), comprende calentar la cinta a una temperatura que es inferior a la temperatura de fusión (Tm) de dicho material polimérico.

[0175] 25. Un método según cualquiera de los aspectos 22 a 24, en donde dicho método incluye una etapa (iii)** que es después de la etapa (iii)* y antes de la etapa (iii), en donde la etapa (iii)** comprende aplicar presión al conductor envuelto con cinta para empujar la cinta hacia el conductor alargado.

[0176] 26. Un método según los aspectos 22 a 25, en donde la etapa (iii) comprende calentar la cinta a una temperatura que es mayor que la Tm de dicho material polimérico.

[0177] 27. Un método según cualquiera de los aspectos 22 a 26, en donde el método incluye una etapa, después de la etapa (iii), que comprende aplicar presión al conductor envuelto con la cinta.

[0178] 28. Un método según cualquiera de los aspectos 22 a 27, en donde no se forman enlaces covalentes entre el material polimérico y cualquier otro material durante el calentamiento de la cinta.

[0179] 29. Un método según cualquiera de los aspectos 22 a 28, en donde, después de la etapa (iii), el conductor envuelto con cinta se enfría en una primera etapa de enfriamiento en la que se solidifica el material polimérico; después de la etapa de enfriamiento, el conductor envuelto con cinta se enfría en una segunda etapa de enfriamiento que comprende dirigir un fluido de enfriamiento hacia el conductor envuelto con cinta; y después de dicha segunda etapa de enfriamiento, hay una etapa de eliminación del fluido de enfriamiento. 30. Un método según cualquiera de los aspectos 22 a 29, en donde después de dicha segunda etapa de enfriamiento, el material polimérico está a una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea (Tg) de dicho material polimérico y/o tiene lugar el recocido de dicho material polimérico.

[0180] 31. Un producto intermedio que comprende un conductor alargado envuelto con cinta MDO, en donde dicha cinta MDO comprende un material polimérico, en donde dicho material polimérico incluye una unidad de repetición de fórmula general

[0183]

[0185] en donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1 y v1 representa 0, 1 o 2.

[0186] 32. Aparato para para producir un conductor alargado según cualquiera de los aspectos 1 a 21, para llevar a cabo el método de cualquiera de las reivindicaciones 22 a 30, y/o para fabricar un producto intermedio según la reivindicación 31, comprendiendo el aparato:

[0187] (i) un dispositivo de transporte para transportar un conductor alargado entre una primera posición y una segunda posición;

[0188] (ii) una unidad de bobinado para enrollar una cinta que comprende un material polimérico alrededor del conductor alargado;

[0189] (iii) una primera bobina de inducción para calentar el conductor alargado a una primera temperatura durante la etapa entre dichas posiciones primera y segunda;

[0190] (iv) una segunda bobina de inducción para calentar el conductor alargado a una segunda temperatura superior a dicha primera temperatura, estando dicha segunda bobina de inducción aguas abajo de dicha primera bobina de inducción; y, opcionalmente,

[0191] (v) un aparato de enfriamiento aguas abajo de dicha segunda bobina de inducción.

[0192] La invención no está restringida a los detalles de la realización o realizaciones anteriores. La invención se extiende a una cualquiera novedosa, o cualquier combinación novedosa, de las características divulgadas en esta memoria descriptiva (incluyendo cualquier reivindicación, resumen y dibujos que acompañan), o a una cualquiera novedosa, o cualquier combinación novedosa, de las etapas de cualquier método o proceso así divulgado.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un conductor aislado que comprende un conductor alargado provisto de una capa aislante que comprende un material polimérico, en donde dicho material polimérico tiene una cristalinidad de al menos el 25 %, y menos del 40 %, en donde dicho material polimérico incluye una unidad de repetición de fórmula general

en donde t1 y w1 representan independientemente 0 o 1 y v1 representa 0, 1 o 2;

en donde dicha capa aislante tiene un espesor en el intervalo de 2 µm - 300 µm; y

en donde dicho conductor aislado tiene un voltaje de ruptura en el intervalo de 4 a 30 kV,

en donde los parámetros recitados se midieron de acuerdo con el método relevante en la descripción.

2. Un conductor según la reivindicación 1, en donde dicha capa aislante se extiende a lo largo de la totalidad del conductor alargado.

3. Un conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde la cristalinidad de dicho material polimérico a través de la extensión de dicha capa aislante varía en menos del 10 %.

4. Un conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde al menos el 90 % en peso, preferiblemente al menos el 99 % en peso, de dicha capa aislante comprende dicho material polimérico.

5. Un cn conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde dicho material polimérico es polieteretercetona.

6. Un conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde dicha capa aislante contacta directamente con dicho conductor alargado.

7. Un conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde dicho conductor alargado es un conductor de cobre.

8. Un conductor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho conductor aislado no incluye una capa oxidada que es mayor que 1.000 nm, por ejemplo, mayor 300 nm, de espesor.

9. Un conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde dicho conductor alargado tiene una sección transversal no circular, preferiblemente una sección transversal rectangular.

10. Un conductor según cualquier reivindicación anterior, en donde el área de superficie de las ampollas en dicha capa aislante representa menos del 5 %, preferiblemente menos del 1 %, del área de superficie total de la capa aislante.

11. Un conductor según la reivindicación 1, en donde dicho conductor aislado tiene un voltaje de ruptura en el intervalo de 4 kV a 12,7 kV, preferiblemente en el intervalo de 10,7 kV a 12,7 kV.

12. Un conductor según la reivindicación 1, en donde dicho conductor aislado tiene un voltaje de ruptura en el intervalo de 10,7 kV a 30 kV.

13. Un conductor según la reivindicación 1, en donde dicha capa aislante define una capa una capa más externa de dicho conductor aislado.

14. Una bobina de estator que incorpora un conductor aislado según cualquier reivindicación anterior.

15. Un ensamblaje de motor que incorpora un conductor aislado según cualquier reivindicación anterior.