电机中使用漆包铝线与漆包铜线的实测比较
下图左侧银白色线圈为采用漆包铝线的单相感应电机,右侧为传统漆包铜线电机,测试的方式是以漆包铝线的电机性能标准的比较参数,仅改变漆包铜线的线径大小,测量漆包铜线的线径要缩小多少尺寸后,才会与漆包铝线具有相同的电机号出规格。 漆包铝线及漆包铜线所带给单相感应电机最大的差异性,还来是来自于铝材较差的导电性所造成的,因此漆包铜线的线径要一直缩小到0.12mm左右才会达到与漆包铝线相同的电机号出规格,相反的,原本使用漆包铜线的单相感应电机如要改为漆包铝线,那线径是要有某种程度的增加,才能达到原本电机所需的规格,因此电机会需要有更多的空间容纳增加的线径,但这更多的空间,往往也是电机中最难提供的。 为了解决采用漆包铝线需要增加的线径空间问题,选择不需考虑槽滿率的电机来进行取代是较佳的取代方式,少数的电机具有这样的特值,其中通用电机的定子场线圈就是这样的一個例子,如下图所示,此次进行的测试是以相同规格的线径及圈数,来量测定子线圈直接改用漆包铝线比对漆包铜线,对电机特性所造成的影响。 经由以上漆包铜线及漆包铝线的比较可明显得知,无论是效率、转矩、转速及号出功率都大幅度的下降,因此单纯的采用相同线径及圈数要进行取代是不可行的,必须要重新规划设计新的线径及圈数,以达到相同的号出规格。 以漆包铝线作为漆包铜线的取代材料,在电机的使用中是失败而不被采用的,铝材与铜材间的使用差异,线材张力及点焊性等才是被否决的主要原因。 漆包铝线的发展失败,并未阻碍以铝材取代铜材的发展,反而导入更方便使用的铜包铝材,外圈采用占面积比15%铜材包覆着內部85%铝材,这样的复合方式将适用性大幅改善,替代的接受度与可能性就会增加。 由于加入了铜,可以改良线材的使用性能,但铝的成分还是高达85%,导电性的下降还是无法避免的问题,同样需要加大线径以解决材质的差异,必须使用在有充分空间结构的电机之中,采用漆包铜包铝线的技术已经十分成熟,在成本及产品竞争优势的考量,使用的厂商大幅增加,已有全面取代的趋势。 从电机特性量测数据观察,事实上在号出规格上还是有小幅度的下降,但已经十分接近,差异在2%左右,因此在实际应用的场合是可以被接受的。 蔽极电机为单相感应电机的一种,是一种结构简单但号出功率小的电机,其工作效率不佳,适合用于偶发性的动作场合,如自动售货机等;外形如下图所示,黑色为电机线圈部分,绕线简单且较无空间限制,因此也可改用漆包铜包铝线来降低生产成本。 因蔽极电机的特性效率都不佳,而事实上改漆包铜包铝线的蔽极电机号出性能还是有小幅度下降,但在实际工作使用上,是无法感觉出差异性,因此还是具有取代的能力。 结论 在原物料持续上涨的今天,铜价是电机厂所面临无解的难题,这铜包铝的替代性材料是其中的一种解决方案。铜包铝线无论如何都会有有本质上的缺陷,难以跟铜线进行性能比较,但只要妥善运用,可将差异性大幅降低,其还是具有优异的市场价值存在,就能替电机带来新的成本及附加轻量化的竞争优势。 |