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近年來，受銅價不斷上漲和節(jié)能減排政策的影響，電機繞組“鋁代銅”的發(fā)展趨勢將越來越顯著，鋁漆包線因材料成本優(yōu)勢在電機行業(yè)已占有不可替代的地位。但由于鋁線具有機械性能差及在空氣中極易氧化等特點，大家對鋁線的壽命可靠性存有較大疑慮。真可謂：銅也憂，鋁也憂。

1 鋁線繞組存在不足

（1）電阻率較大、溫升相對高。鋁導線的電阻率是銅導線的1.582倍，因此用鋁線或銅包鋁線，其缺點是溫升高，對有些電機其振動會變大，最終導致電機壽命短。

（2）機械性能差別。硬度比銅線小、易傷，如產(chǎn)生小缺口又會產(chǎn)生氧化，運轉(zhuǎn)容易過熱燒斷；漆皮附著力比銅線差，折幾下易脫漆皮、產(chǎn)生匝間不良；抗拉強度小，機器繞線時易斷易損易拉細。

（3）接頭焊接困難。鋁的耐腐蝕性不好且金屬鋁極其活波、容易氧化，尤其高溫下會生成三氧化二鋁導致上錫困難，接頭或焊接處電阻變大甚至過熱燒斷。

2 鋁線電機設(shè)計方案合理性

銅改鋁漆包線，需保證鋁線電機溫升與銅線電機水平相當，按照電阻率比把鋁線的線徑加大（鋁線電阻接近銅線電阻）。在同等溫度下，鋁線截面積需為銅線1.58倍，即鋁線線徑為銅線1.27倍。

導體線徑增大，在一定程度上增大了電機繞組的槽滿率，考慮控制槽滿率問題則需要重新設(shè)計電機沖片、加大槽型，但直接加大槽型會導致鐵心磁力流通面積減小。因此，一般同步采用增加鐵心疊高或加大整個鐵芯面積或采用高磁感應(yīng)的硅鋼片，減少勵磁電流的辦法來解決。

上述的一系列連鎖變化，是電機銅線改鋁線的技術(shù)關(guān)鍵所在。通過合理的設(shè)計，鋁線在溫升、電流、能效等各個方面都不會比銅線差，但前提是要增加鐵的用量。另外，電機改鋁線設(shè)計僅適用于原來的銅線電機設(shè)計還有余量的情況，并要求電機設(shè)計鋁線溫升不能使用到F級以上[1]。

3 鋁線電機關(guān)鍵生產(chǎn)工藝

要消除鋁線電機在使用過程中過早失效問題，接頭連接工序最為關(guān)鍵。相對于銅，鋁非常容易氧化，焊接非常困難，銅線和鋁線不宜直接連接，原因包括：銅鋁金屬連接后通電會發(fā)生電化學反應(yīng)，導致鋁線逐漸被氧化；銅、鋁電阻率不同，通過相同電流時鋁線發(fā)熱量大于銅線，接頭處易接觸不良故障；銅、鋁線硬度不同，直接連接的結(jié)合力差，導線受力較大時容易從連接處斷開。所以鋁漆包線焊接必須采用鋁漆包線專用焊錫材料及工藝，具體可分為兩個過程論述。

（1）脫漆工序：普遍的是用高溫錫燙，燙完后鋁線就發(fā)黃變黑，無法焊錫；也有機械打磨脫漆的，脫漆后鋁線線徑損傷，同時鋁線表面變黑氧化，極難上錫。本文從漆包線類型陳述兩種脫漆皮方法。

第1種：化學脫漆粉脫漆（適用于QZ漆包線）

①脫漆爐溫度控制在350-380℃，時間2-3S（指深入脫漆液面的操作時間），脫漆長度控制在35-45mm；②使用鋁線專用清洗劑清理，清洗浸泡時間3s以上，浸泡過程中需在清洗液內(nèi)輕微晃動1-2次，并使用純棉抹布將清洗劑擦干凈；③脫漆與纏線崗位之間只允許預(yù)留3臺定子，當班必須確保脫漆后定子焊點熱縮完畢方可離開；④測試清洗液、助焊劑、脫漆粉PH值，并做好記錄。

第2種：直焊型脫漆（適用于QA漆包線）

A使用焊錫爐高溫進行脫漆，脫漆溫度420-450℃，脫漆時間2-3S,單次脫漆抽頭線數(shù)量≤4根。脫完后直接用干凈的進行擦拭干凈；②物料要求：脫漆粉、清洗劑必須使用鋁線專用廠家物料。

（2）焊接工序：目前國內(nèi)有用端子鉚接、用焊錫絲焊接、銅引線把鋁線包住再焊接等方式。端子鉚接的方式，鋁線氧化很快，另外銅鋁電位相差大，通電過程中會產(chǎn)生電化學腐蝕，連接點電阻會逐漸變大，溫升變高，最終導致不通電。焊錫絲焊接的方式，電烙鐵的溫度不可能很大，很容易產(chǎn)生堆焊假焊問題，另外助焊劑沒有辦法短時間汽化掉，焊點里面會有很多炭化助焊劑殘留，也不可靠。鋁線多折容易折斷和脫漆，所以鋁線線頭連接盡量不打折彎。由于易氧化，鋁線的接頭焊接和防護成了行業(yè)關(guān)注焦點。目前，鋁線線頭連接工藝較為成熟的有以下4種：①刺破型的壓接：已經(jīng)開發(fā)出了大壓力的刺破型壓接端子來解決傳導和氧化問題。這種連接方式只能在φ1.0mm以上鋁線電機上使用，實際上壽命還是比銅線要短。鋁線與銅引線接觸長度和面積要比傳統(tǒng)單純銅線大些，保證在5mm以上[2]。②刮漆皮+銅引線鉚接：使用脫漆機效率高，但由于鋼絲刷輪高速摩擦，脫漆后線徑損傷，同時鋁線表面易變黑易氧化難上錫，生產(chǎn)控制難度大。端子鉚接后還要套上熱縮管，隔絕空氣，防止氧化。③刮漆皮+銅引線鉚接后鍍錫：采用脫漆機去漆皮，與銅引線在銅帶機鉚接一次后，用沾鋁焊劑鋁焊條在浸錫爐上浸錫，套一熱縮管熱縮即可。浸錫爐上浸錫的優(yōu)點是：比電烙鐵的溫度高且均勻穩(wěn)定，焊錫均勻滲透性強。另外，鋁助焊劑成分多易炭化，在錫爐中析出，不會在焊點處殘留。④去漆皮+銅引線后浸錫再封膠：去漆皮工藝采用的是漆包線專用脫漆粉（見前文述兩種脫漆皮方法），在不銹鋼爐中將其溶化，鋁線接頭處浸在溶液中，大概2s-3s就可脫漆，用濕布揩干凈，去漆后既干凈又不傷線。接銅引線是直接纏繞后用沾鋁焊劑鋁焊條在浸錫爐中浸錫，再用高收縮比的帶膠雙層熱縮管，里面層有硅膠，完全杜絕氧化的問題。此工藝是最合理可靠的，值得推廣。

4 結(jié)語

從能源、成本、工藝等方面來講銅線電機向鋁線電機轉(zhuǎn)變是一個可行性的方案。但銅線改鋁線不是簡單的替代，需要有理論上的計算和關(guān)鍵工藝上的支持，更要加強生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理，才能有效解決鋁線電機存在的溫升、效率、槽滿率、壽命、工藝以及接頭故障等方面的問題。