基于聚芳基醚酮(PAEK)和聚苯砜(PPSU)的用作电绝缘屏障的部件的制作方法

本发明属于电动机或发电机领域。更具体地，本发明涉及一种部件如槽衬或槽楔，该部件在定子槽中用作电绝缘屏障，这些槽各自被配置成接收电绕组。该部件是由基于聚芳基醚酮(paek)和聚苯砜(ppsu)的组合物制成的，该组合物展现化学和机械特性的组合。

背景技术：

1、电动机和发电机用于宽范围的应用中。电动机将电能转化为运动形式的机械能。发电机将机械能转化为电能。尽管这两种机器具有不同的功能，但它们都包括定子，该定子是机器的固定部分并且包括插入槽中的通常呈铜线线圈形式的导体。

2、在电动机的情况下，定子产生磁场以与转子或其他运动元件磁性地相互作用。虽然电动机中的定子是固定的，但它提供了使转子旋转的驱动力。定子配置可以针对不同的电动机应用而变化，并且通常具有由钢或其他磁性材料的叠片形成的“芯”。该芯为磁通量穿过定子提供路径。在该芯中形成槽以为电导体的线圈提供位置。电流通过导电线圈产生了用于电动机运行的磁场。

3、为避免损坏并改善电机的性能，在定子槽中在绕组与定子之间需要存在电绝缘屏障。为此通常将以下两个部件插入槽中：槽衬和槽楔。

4、槽衬是电机如电动机或发电机中的部件，其在绕组与定子之间提供电绝缘屏障。该部件是从膜切割并成型以装配在电动机或发电机的槽内。

5、槽楔是槽封闭物以将定子绕组固持在槽中。

6、ep 2738219(d1)披露了三元组合物，其包含至少一种聚(芳基醚酮)(paek)、至少一种聚苯砜(ppsu)、至少一种其他聚(芳基醚砜)聚合物和可选地某些增强填料。d1还披露了这些组合物作为电线和电磁线绝缘涂层的用途(§[0151])。wo 2020/011814(d2)涉及包含聚合物组分和金属涂层的制品。us2020/009785(d3)涉及用于用增材制造系统制造三维(3d)物体的方法。wo 2016/034624(d4)涉及砜聚合物组合物。实例ce-12、ce-13和ce-14披露了paek(peek)的比例低于权利要求1的聚合物组合物。wo 2007/107519(d5)涉及paek(peek)的比例低于权利要求1的增强聚芳基醚酮组合物。所有这些文献都未披露权利要求1的主题。

7、us2011/0095641(d6)披露了槽衬。没有所要求保护的聚合物组合物的披露内容。

8、要解决的技术问题

9、槽衬和槽楔通常由聚合物材料制成，因为这种类型的材料可以容易地成型且成本低。然而，目前使用的聚合物材料是非常昂贵的芳纶(又称为)，或是性能较差的聚合物，必须以高厚度使用来实现足够的电绝缘或所需的机械完整性。由索尔环氧公司(solepoxy)商业化的dk7-0953m是该领域中用作绝缘材料的环氧基热固性涂层粉末，但已知环氧基热固性材料很难回收。

10、此外，在槽衬或槽楔的情况下，较高厚度通常导致膜具有较低柔性。

11、用于电绝缘的聚合物材料应展现耐化学性(尤其是在电动机的环境中，部件应展现优异的耐皱性)和机械特性(高刚度与机械延展性、耐高温性)的良好组合。随着电动车辆行业预期从400伏特系统转变为800伏特或更高的系统，预期将需要改善的部件。

12、此外，用于绝缘的聚合物材料应容易地转化为本发明的部件。例如，聚合物材料应容易地转化为尤其具有低厚度(例如在2密耳与5密耳之间)的膜。在这方面，具有低厚度的槽衬使得能够增加腔内导体的密度，这有助于增加电动机的功率。替代性地，从不同的观点来看，较高密度使得能够减小电动机的尺寸而不影响功率。

13、因此，需要一种在定子槽中用作高效电绝缘屏障的可回收部件，该部件组合了低厚度和化学与机械特性的良好组合。特别地，部件应展现高拉伸断裂伸长率，同时保持热(热变形温度)和电绝缘特性。

14、发明的简要内容

15、本发明在所附权利要求书中进行阐述。

16、因此，本发明涉及一种如权利要求1-41中所述的部件。本发明涉及一种在定子槽中用作电绝缘屏障的部件、尤其是槽衬或槽楔，该部件包含组合物(c)或由其制成。该部件被设计为插入定子槽中。

17、本发明还涉及如权利要求42所述的组合物(c)用于制备槽衬或槽楔的用途。

18、本发明还涉及一种如权利要求43-44所述的电动机。

19、本发明还涉及一种如权利要求45-46所述的发电机。

20、本发明还涉及如下文和如权利要求47所述的组合物(c)和(c*)，其尤其展现如下文所定义的物理化学特性和/或绝缘特性。

21、这些主题现在在下面更详细地定义。

技术实现思路

技术特征：

1.一种在定子槽中用作电绝缘屏障的部件，其中该部件包含组合物(c)或由其制成，该组合物包含以下项或基本上由以下项组成或由以下项组成：

2.根据权利要求1所述的部件，其中，该组合物(c)包含：

3.根据权利要求1所述的部件，其中，组合物(c)呈均匀的物理混合物的形式。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的一种或多种paek的比例在50.0wt％与65.0wt％之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的一种或多种paek的比例在53.0wt％与60.0wt％之间或在55.0wt％与60.0wt％之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该至少一种paek展现至少35.0j/g、优选地至少40.0j/g、并且更优选地至少45.0j/g的熔解热，如根据astm d3418-03由差示扫描量热法测试的第二次加热测量的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该至少一种paek展现至少200pa·s的熔体粘度，根据astm d3835在400℃和1000 1/s剪切速率下测量的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该至少一种paek展现在200pa·s与600pa·s之间、优选地在250pa·s与600pa·s之间的熔体粘度，根据astm d3835在400℃和1000 1/s的剪切速率下测量的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该paek展现至少300℃、优选地至少320℃的熔融温度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该paek包含通过氧原子和/或羰基连接的亚芳基，并且其中该聚合物包含多于50.0mol％的重复单元(rpaek)，这些重复单元包含具有式(i)的单元：

11.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该paek选自由peek、pekk、pek、peekk、pekekk及其组合组成的组。

12.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该paek选自由peek、pekk及其组合组成的组。

13.根据权利要求11或12所述的部件，其中：

14.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该paek是以下peek：其多于95.0mol％、优选地至少99.0mol％的重复单元具有式(j'-a)：

15.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)包含仅一种ppsu。

16.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)包含多于一种ppsu。

17.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的一种或多种ppsu的比例在20.0wt％与40.0wt％之间、优选地在25.0wt％与32.0wt％之间。

18.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该ppsu表示以下聚合物：其至少90.0mol％；优选地至少95.0mol％、更优选地至少99.0mol％的重复单元或最优选地所有重复单元具有下式：

19.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的至少一种ppsu展现在5.0g/10min至60.0g/10min、优选地10.0g/10min至40.0g/10min、最优选地10g/10min至30g/10min范围内的熔体流动速率(mfr)，如根据astm d1238在365℃下用5.0kg重量测量的。

20.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的一种或多种无机填料的比例在10.0wt％与25.0wt％之间、优选地在10.0wt％与20.0wt％之间、优选地在14.0wt％与20.0wt％之间。

21.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的一种或多种无机填料的比例在10.0wt％与15.0wt％之间。

22.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的无机填料选自由滑石、云母及其组合组成的组，优选地是滑石。

23.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该无机填料展现至少5、优选地至少10、还更优选地至少20的长径比，该长径比定义为长度与宽度和厚度中最小者之间的平均比率。

24.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)中的无机填料展现低于20.0微米、优选地低于10.0微米、并且最优选地低于5.0微米的d50，d50是通过激光衍射测量获得的以体积计的粒度分布的中值。

25.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)包含至少一种成核剂，该成核剂优选地是氮化硼。

26.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，一种或多种成核剂的比例在0.1wt％与3.0wt％之间或在0.1wt％与1.5wt％之间。

27.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)包含仅一种或多种paek和仅一种或多种ppsu作为该组合物中存在的聚合物。

28.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，组合物(c)包含仅一种paek和仅一种ppsu作为该组合物中存在的聚合物。

29.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，一种或多种paek和一种或多种ppsu的总比例是至少80.0wt％、优选地至少85.0wt％。

30.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，一种或多种paek/一种或多种ppsu的重量比在60/40至70/30之间。

31.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，一种或多种paek/一种或多种ppsu的重量比在62/38与68/32之间或在64/36与66/34之间。

32.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)展现至少20.0j/g、更优选地至少25.0j/g、并且最优选地至少30.0j/g的熔解热，该熔解热表示为熔化焓除以该组合物的聚合物含量。

33.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)是包含以下项或基本上由以下项组成或由以下项组成的组合物(c*)：

34.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)是包含以下项或基本上由以下项组成或由以下项组成的组合物(c*)：

35.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，组合物(c)展现至少10.0％、优选地至少15.0％、优选地至少18.0％的拉伸断裂伸长率，如根据astm d638在50mm/min的测试速度下测量的。

36.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，组合物(c)展现至少4.82gpa的拉伸模量，如根据astm d638在50mm/min的测试速度下测量的。

37.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，组合物(c)展现至少180℃、优选地至少190℃的热变形温度，在1.82mpa的应力下如根据astm d648在退火的3.2mm厚的试样(退火条件：在200℃下2小时)上测量的。

38.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其展现至少900v、优选地至少1000v、更优选地至少1100v的局部放电起始电压(pdiv)，根据astm d1868针对100微米的厚度测量的。

39.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其展现至少11kv、优选地至少12kv、更优选地至少13kv的击穿电压(bv)，根据astm d149针对100微米的厚度测量的。

40.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其中，该组合物(c)展现以下特性：

41.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其呈厚度低于1.0mm、优选地低于0.50mm、甚至更优选地低于0.20mm的膜的形式。

42.根据权利要求1-40中任一项所述的组合物用于制备槽衬或槽楔的用途。

43.一种电动机，其包括根据权利要求1-41中任一项所述的部件。

44.根据权利要求43所述的电动机，其包括定子和转子，并且其中该部件插入该定子的槽中。

45.一种发电机，其包括根据权利要求1-41中任一项所述的部件。

46.根据权利要求45所述的发电机，其包括定子和转子，并且其中该部件插入该定子的槽中。

47.一种组合物(c)，其根据权利要求1-36中任一项所定义。

技术总结本发明属于电动机或发电机领域，并且涉及一种部件如槽衬或槽楔，该部件在定子槽中用作电绝缘屏障，这些槽各自被配置成接收电绕组。该部件是由基于聚芳基醚酮(PAEK)和聚苯砜(PPSU)的组合物制成的，该组合物展现化学和机械特性的组合。技术研发人员：V·李,M·J·埃尔-希布里,J·里奇受保护的技术使用者：索尔维特殊聚合物美国有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26