用铝线代替铜线设计小功率异步电动机
陈秋明
(合肥工业大学，安徽合肥230009)
摘要：探讨了在不重新开槽的情况下，用铝线代替铜线设计小功率异步电动机的可行性。理论分析、试验和生产销售活动都表明，该举措不仅是可行的，而且给企业带来了显著的经济效益。
关键词：铝线；铜线；铁损；铜损；异步电动机
中图分类号：TM343 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2008)09—0016—02
0引 言
近几年来，能源和原材料的价格不断上涨。例如，原油价格从每桶不足30美元上升到100多美元，翻了两番；铜和铜漆包线的价格从每千克10～20元上升到每千克60～70元，也翻了两番。目前，铜的价值仍就徘徊在每千克50～60元。原材料价格的上涨，增加了制造业的成本，打压了企业的利润空间，特别是铜线价格的上涨，给中小电机制造厂带来了沉重的负担，很多小电机厂在亏损的边缘挣扎。例如一台规格为YL9034／1．5 kw的单相异步电动机，需用铜线2．1 kg，铜线未涨价前，按每千克20元计算，铜线成本为42元；铜线涨价后，按每千克70元计算，铜线成本为147元，增加了105元，而这种电机的市场价才在350元左右。
目前，对众多小电机厂来说，铜线电机除了成本高、几乎没有利润外，还存在电机温升比较高的问题。这些小电机厂一般自己不做定、转子铁心，而是依靠外协，而提供外协件的厂家往往规模小，所用的硅钢板和提供的铁心质量不稳定。采用这种铁心后，电机的铁损很大，甚至超过铜损，因此电机温升比较高，在使用中会出现烧毁电机的情况。
1用铝线代替铜线的可能性
面对铜线价格的大幅度上涨，实力强的大中型电机厂采用硬挺的办法坚持按标准生产，而小厂则降低标准，减少铜线的用量。而另外一部分明智的厂家则转而尝试用铝线代替铜线来制浩电机。目前，铝线的价格在每十克40元左石，在小重新开槽的情况下，铝线电机的用铝量和铜线电机的用铜量在体积上是相当的，由于铝的比重还不到铜的1／3，因此，上述规格为YL9034／1.5 kw的单相异步电动机如改用铝线，只需要约0 7 kg铝线，成本为28元，比铜线节省成本119元。
众所周知，铝的电阻率比铜大，前者大约是后者的1．6倍，因此如果电流相等，则铝线电机的铜损将明显大于铜线电机的铜损，这势必对控制电机的温升带来严重的负面影响。如前所述，目前的小功率铜线电机的温升已经比较高，再改用铝线，有可行性吗?
笔者根据异步电动机的基本原理，经过分析，认为有可行性，前提是设计时必须采取两条措施：一是适当加长铁心；二是适当降低磁密。
通过适当加长铁心，可以减少匝数，从而在不重新开槽的情况下，为加大线径提供了一定的空间。
由于铁损与磁密的平方成正比[1]。通过适当降低磁密，可以降低电机的铁损，从而有可能使电机的总损耗基本不变，电机的温升基本不变。另外，磁密降低了，电机的励磁电流也会降低，这对控制电机的铜损也是有利的。
2试验结果分析
按照上述的设计原则，笔者为国内某电机厂设计了一系列小功率铝线异步电动机，并且每一种规格都做了型式试验。表1和表2分别列出了其中有代表性的两种规格的试验数据，一种是YL9034／1．5kw单相异步电动机，另一种是Y90L-4／1 5 kw三相异步电动机。为便于比较，同规格的铜线电机的试验数据也一并列在表中。
表1 Y19034／1 5 kw的试验数据
表2 Y90L-4／1. 5 KW的试验数据
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