材料如何影响电机性能——铜铝有什么不一样

一、工业电机漆包线材料的转变历程

铝线电动机的应用在我国最早开始于20世纪

60年代，1979年在统一设计Y系列电动机时，曾一并设计了YL系列铝线电动机。在一段时间内得到了应用和推广。但随着时间的推移，逐渐被铜线电机取代［11。这一过程主要的工艺和技术原因有：

1. 电阻率高，效率低

铝的电阻率是铜的1.6倍，导致铝线电机运行时发热严重，效率较低。长期运行后，电机性能会进一步恶化，寿命缩短。

2． 焊接与工艺难题

铝线在焊接时易氧化，生成三氧化二铝，导致接头电阻增大甚至过热烧断。此外，铝的抗拉强度低，绕线工艺复杂，增加了制造难度。

3. 温升与可靠性问题

铝线电动机在高温环境下易氧化和腐蚀，影响电机的可靠性和使用寿命。相比之下，铜线电机在高温和恶劣环境下的表现更为稳定。

但近几年因为工业电机行业趋于“内卷”，为了追求降本增效的目标，一些电机厂家又逐渐开始了对铝线电动机的尝试。本文主要从材料性能和仿真分析的维度讨论铝线电动机和铜线电动机的具体差别。

二、铜线与铝线的性能对比

现状：在电动机行业中，普遍认为：对于家电应用中使用的小微型电机，由于对性能要求相对较低且成本控制较为严格，通常会根据实际需求选择性地采用铜漆包线或铝漆包线作为绕组材料。而在工业电机领域，由于对性能和可靠性的要求较高，绝大多数产品采用铜漆包线作为首选。

由于铝漆包线抗拉性、伸长率、热传导性能都低于铜线，且表面易于氧化。铝漆包线制备工艺中产生的氧化和劣化，对电机的设计、工艺都造成了困难。对客户而言，直观反映为电机可靠性将大幅降低，在后续长期运行中，绕组故障概率会直线升高。

结论：根据仿真结果可以发现，铝线方案效率低，温升高。其中最显著的是铝线方案温升对比铜线方案上升了26.2K，根据环境温度每升高10°C，轴承寿命及再润滑时间缩短一半的原理，电机轴承寿命将下降为原来的16.5%。即使针对性地对铝线方案做优化设计，其温升和过载能力等参数仍无法达到与铜线方案相同的程度。在温升和电阻率的限制下，铝线电动机的启动转矩~和过载能力都较铜线电动机有一定损失。