SMM11月24日讯：在SMM主办的2022中国电机&永磁行业峰会上，苏州市吴江神州双金属线缆有限公司副总经理张建峰介绍了铜包铝漆包线及其产品特性，以实践应用为例评价其使用效果，并结合铜包铝漆包线面对的问题与机遇分析行业发展趋势。
铜包铝漆包线及其产品特性介绍
铜包铝漆包线是采用铜包铝材料作内导体的新型电磁线，其特性介于铜和铝之间，结合了铜的优良导电性和铝的重量轻的优点。
随着全球经济一体化进程的深入，带来信息电子行业、线缆行业及电力行业的飞速发展和市场旺盛需求。铜资源的日益枯竭和铜价的持续攀高且波动剧烈，迫使国内各生产厂家和用户都在积极寻找既能保证产品使用性能，又能降低生产成本的新型导体材料来代替纯铜，降低成本。
铜包铝复合线材最早由德国在上个世纪30年代推出，随后在英国、美国、法国等国得以推广，广泛应用于各个领域。美国的CATV电缆早在1968年就开始试用铜包铝线，消耗数量达3万吨/年。
铜包铝漆包线内导体采用先进的包覆焊接制造技术，将高品质铜带同心地包覆在铝杆芯线的外表面，并使铜层和芯线之间形成牢固的原子间的冶金结合。使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体，可以像加工单一金属丝那样作拉拔和退火处理，拉拔过程中铜和铝同比例地变径，铜层体积比则保持相对恒定不变。
铜包铝漆包线的制作流程如下图：
铜包铝漆包线在物理性能和导电性上表现很好。铜包铝线(15A)的直流电阻率约为纯铜线的1.46倍；阻值长度相同时，铜包铝线重量约为纯铜线的63%。铜包铝线在高频信号上具有“趋肤效应”的特点，在传输高频信号（大于5MHz）时，与纯铜线导电性能相同。此外，铜包铝漆包线内导体具有导电性好、密度小、柔软、耐腐蚀、易焊接、成本低等特点。
铜包铝漆包线在实践应用中产生的效果
铜包铝漆包线的应用范围较广泛，可应用于各类大、中、小型电力变压器；各类电磁电感线圈；各类水泵、洗衣机、风扇，园林工具、吸尘器等高速电机。
铜包铝漆包线的特性分析及绕组中的应用
首先，电阻率方面：
以15A铜包铝漆包线为例，其电阻率约为铜漆包线的1.46倍。为保证代用前后器件的电性能参数保持一致，需使绕组具有相同的直流电阻。
根据电阻计算公式，单位长度的导线在相同电阻条件下，代用后器件绕组截面积（体积）将增大46%（忽略线径增大，绕制相同圈数，导线长度会略有增长的因素），线径增加约21%。
若器件磁芯窗口面积、骨架体积（空间）余量较大，即相应增大线径后，绕组可以装入原骨架、磁芯内，则可根据线径之比相应地增大线径的方法，使用铜包铝漆包线代用铜漆包线，而不需要更换原器件的磁芯、骨架。
若代用后，绕组不能装入原骨架、磁芯内，则需重新设计整体结构。
其次，密度方面：
以15A铜包铝漆包线为例， 铜包铝漆包线的密度为3.63g/cm3，约为铜漆包线的40.8%（铜漆包线的密度为8. 9g/cm3）。经计算，单位长度的导线在相同电阻条件下，铜包铝导体质量是纯铜导体质量的60%，按实际参照铜树脂漆平均3%的重量含量，铜包铝树脂漆7.5%的含量。代用铜包铝漆包线后重量为铜漆包线的63%。由此可见，代用后器件重量减轻了37%，使得器件便于运输和安装。
再次，温升情况：
以15A铜包铝漆包线为例，其比热容约为铜漆包线的1.62倍。根据比热容计算公式，单位长度的导线在相同电阻条件下，吸收相同的热量，两者温升之比等于比热容值*重量的反比。
因此，在相同电阻、电流和通电时间的条件下，代用后的器件温升基本不变，甚至稍有降低，且在增加导体截面积的同时也增大了散热面积，又进一步降低了温升，从而延长了绝缘材料的老化过程，提高了器件的寿命。
最后，机械性能情况：
铜包铝漆包线的抗拉强度为96~135MPa，约为铜漆包线的44%~51%（铜漆包线的抗拉强度为215~265MPa），且铜包铝漆包线的伸长率相对于铜漆包线也略小，但通过采取调整绕线机张力和避免反复弯折等措施后以及增强表面润滑、减少绕线阻力，铜包铝漆包线可以满足绕组对力学性能的要求。
关于铜包铝漆包线成本优劣
铜包铝漆包线有四大优势：
第一，价格低，现市场行情铜70000，铝20000的情况下，铜包铝漆包线价格在50000左右，而纯铜漆包线至少在75000左右。是纯铜线价格的2/3。
第二，使用重量少，通过上表显示，达到同样效果的电阻率，铜包铝漆包线重量减少至纯铜漆包线的63%。
第三，不考虑工艺损耗差距，采用铜包铝漆包线单位产品成本可降至0.667*0.63=42%
第四，实际运用，客户可根据产品需求制定合适的含铜量的铜包铝漆包线，在保证正常质量的情况下降低成本，如电机定子可适当采用含铜量低的的铜包铝漆包线，而转子在生产制造过程中需要更好的紧密性，对线材的物理性能要求更好，建议采用含铜量高（如15A)的铜包铝漆包线。
但其也有较为明显的劣势亟待解决：
第一，铜铝合金材质本身是重要的冶金材质，适于铸造大负荷或耐热铸件（如汽车、摩托车发动机的活塞），所以可合理回收利用。
第二，应对铜包铝线抗拉强度、延伸率相对低的缺点。
厂家应推广使用较高含铜量的铜包铝线，同时在生产中改善表面润滑，克服抗拉强度低的劣势。同时，电机厂家需要加大生产投入为降低绕组绕制时的断线率，要求绕线机 的起步性能平稳及卷绕速度稳定，保证漆包线卷绕流程中各转向节点张力不过大等，这就需要企业对达不到要求的绕线机等生产设备进行更换或者做技术升级。同时建议提升员工的专业熟练程度。
第三，铜包铝漆包线的废品价格55%左右，而铜漆包线废品价格93%左右。按铜包铝综合损耗2%，铜1%计算：单位产品生产铜包铝漆包线损耗约为283.5元，而单位产品生产铜漆包线损耗为=52.5元，即废料损耗在整个增加的成本中231元每吨左右。这和综合差价相差甚远。
总之，经过上述推理计算，铜包铝漆包线在一定情况下可以代用铜漆包线，且能够保证相同的电性能参数，并带来一定的经济效益。
行业发展趋势
铜包铝漆包线现在存在两大问题：其一是铜包铝导体对接的问题，其二是微细铜包铝焊锡点电腐蚀的问题。
而铜包铝漆包线现在主要应用于各类电机、变压器领域，也可应用于电磁电感线圈。
综合考虑以上情况，或许未来高含铜量铜包铝在电机转子方向上的应用以及铜包铝漆包线-扁线方向有较好的发展前景。
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