銅包鋁漆包線在電機行業的應用趨勢

2021-01-09 老趙說製造

以純金屬材料來對其導電性能進行排序,其中導電性最佳的材料為銀(Ag),其次為銅(Cu),繼銅材之後則是金(Au),而後則為鋁(Al)。從應用的層面分析,銀跟金這兩種材料屬於貴金屬,在單價偏高的情況下,無法大量的使用,銅材則為價格適中而效能良好的最佳選擇,是目前產業採用的主力,廣泛的使用在電氣相關產業當中,如電機中所使用的漆包線圈,其內部導體便是以銅材加工製作而成。鋁材雖然為當中最便宜的材料,但其導電性能偏差的關係,在以高效率為前提的運用場合中,屬於不被接受的導體材質。

鋁材的導電性雖低於銀、銅及金等純金屬材料,但其導電性仍然屬於優良的範圍內,適合作為導電的導體材料,且鋁材在地球中的含量比起前三種的材料銀、銅及金來容易,是純金屬材料中比例最高的,約為地殼總質量的7.45 %左右,因此鋁材的價格較為前三種材料便宜。將銅跟鋁做比較可得知,鋁的密度為2.7 g/cm3不到銅8.9 g/cm3得1/3,因此重量會大幅度的減輕,但鋁的導電能力只有銅的62 %左右,在傳導等量的電流設計下,鋁的所需截面積大約是銅的1.6倍大,因此在導電效率的電源傳號線等應用場合中都是以銅線導體為主,而鋁線則可用於不著重於效能,且針對重量或成本需求的應用中,如耳機、音響等運用,鋁材還同時具有能減少振動部分的特質,可得到較好的瞬態性能。

鋁材在焊接性能不良及延展性欠佳等不易使用的材料特性,因此於鋁材的外圍再包覆上一層銅材,可以有效的改良這些缺失及特性,產生了複合材料的銅包鋁線,這種複合型的銅包鋁線是同軸電纜及射頻電纜的核心材料,由於具有比純銅線更好的載波性能,因此被廣泛的使用在電連接器、家電核心部件線圈及網絡信號傳號等高科技技術領域中。

隨著有線電視網絡和網際網路的快速發展,銅包鋁線的需求量與日俱增,且近年來國際銅價的暴漲,使得銅線的替代性線材需求呈倍數增長,在銅價始終高於3倍鋁價以上的誘因下,銅包鋁線也開始嶄露頭角,其重量僅為銅的40%,購買成本僅需銅的60%,使用銅包鋁線可以比傳統銅線節省了近30%成本,這種驚人的優勢,使得很多原本不適用銅包鋁線的領域也開始研究如何使用這種複合線材。

電機為電能轉換為動能的機構,其電源效率直接影響到機械動能,因此在能量轉換的效率評估及經濟成本的考量之下,漆包銅線成為了電機中最佳的選擇。若單以降低成本的考量,選用漆包鋁線來繞制電機線圈,不僅是材料成本的降低,同時,電機整體重量也同時的減輕,能大幅地提高產品競爭優勢。然而漆包鋁線的推出使用在電機中並未如預期的受到換迎,這當中不單只是導電性變差所產生的影響,同時在製作方面會有鋁線的抗拉強度不足,造成線圈不紮實且容易斷線。由於漆包鋁線點焊的材質差異,需要使用特殊的焊錫才能加工,曾有因點焊不良及電流的集膚效應作用,而在焊接點產生脫離的情況,且鋁線的熱傳導性也較銅線差,這會使得電機內部的溫升快而溫度高,種種的原因使得電機對於漆包鋁線漸漸是拒而遠之。

結論

電機對於漆包鋁線的不適應性,漆包銅包鋁線成了新一代的優質選擇,其內層具備了鋁的特性使得重量及成本都大幅降低,而外層銅的部分則使保有了銅線的強度及點焊性,這樣的複合性能使得使用接受度大幅提升,銅包鋁線也因此正式的導入了電機行業。

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