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线圈绕组:不同材料的选择与优劣势

在线圈生产中,所使用的线材起着至关重要的作用。尽管铜无疑是最常用的导体材料,特别是针对特定客户的线圈项目,但根据应用需求,测试其他线圈线材也是值得的。
在本文中,我们将重点讨论线圈绕组可用的广泛材料。每种材料都具有不同的特性,影响线圈生产的重量、强度、柔韧性、热/电导率,当然还有成本。

在本文中,我们将重点讨论线圈绕组可用的广泛材料。每种材料都具有不同的特性,影响线圈生产的重量、强度、柔韧性、热/电导率,当然还有成本。

 

铜是最常用的导电线材,通常用于电磁线圈。它具有低电阻性,能够轻松地传导电流。在导电性方面,除了超导体外,铜仅次于银。铝在导电性表中排名第四,甚至落后于金。

铜的一个重要优势是可以根据需要进行配置和塑形,创造出各种类型的线圈。值得一提的是,铜不仅是最常用的线圈导线材料,还被用于印刷电路板的生产中。

 

选择铝作为线圈制造材料通常是出于重量或成本考虑。铝的价格往往比铜低得多。铝非常坚固、柔软,因此易于成型。它具有较高的热和电流导热性(但在这方面远不及铜)。当暴露在空气中时,基底金属会被一层薄薄的透明氧化层覆盖,以保护底层金属免受进一步腐蚀。其轻量化使得移动部件能够更高效地加速,从而提高性能。

选择铝作为线圈制造材料通常是出于重量或成本考虑。铝的价格往往比铜低得多。铝非常坚固、柔软,因此易于成型。它具有较高的热和电流导热性(但在这方面远不及铜)。当暴露在空气中时,基底金属会被一层薄薄的透明氧化层覆盖,以保护底层金属免受进一步腐蚀。其轻量化使得移动部件能够更高效地加速,从而提高性能。

使用铝线可以改善扬声器和音圈的音质。铝的一个缺点是接触方式有限。除了激光焊接外,没有其他焊接工艺可行。因此,必须使用机械方法,如绝缘位移接触、压接或粘接。

 

 
 
 
 
 

银是最常见的导电金属之一。它具有所有金属中最高的电导率。为什么在线圈制造中银不如铜被广泛使用呢?原因是银较少见,价格相对更高。同时,银也容易氧化。

银是最常见的导电金属之一。它具有所有金属中最高的电导率。为什么在线圈制造中银不如铜被广泛使用呢?原因是银较少见,价格相对更高。同时,银也容易氧化。

 

黄金

黄金具有可塑性和可锻性,使其更容易制成线材。它是一种软金属,可以用于小型电子电路和线圈。由于黄金不易与其他元素发生反应,并且具有抗腐蚀和抗氧化的特性,因此它是线圈制造的优秀导电材料。对于与周围组件接触来说,由于其极低的接触电阻,这一点尤为明显。缺点是,正如你所猜测的,黄金的成本高且供应有限。从机械角度来看,还必须考虑到它的高重量;黄金是最重的金属之一。

黄金具有可塑性和可锻性,使其更容易制成线材。它是一种软金属,可以用于小型电子电路和线圈。由于黄金不易与其他元素发生反应,并且具有抗腐蚀和抗氧化的特性,因此它是线圈制造的优秀导电材料。对于与周围组件接触来说,由于其极低的接触电阻,这一点尤为明显。缺点是,正如你所猜测的,黄金的成本高且供应有限。从机械角度来看,还必须考虑到它的高重量;黄金是最重的金属之一。

 

 

铜包铝(CCA):线圈制造的流行材料

作为铜或铝线的最常见替代品,这两种金属的组合在线圈制造中已经得到了广泛应用。铜包铝,也称为CCA线,由于其低密度比纯铜线轻,但其拉伸强度也较纯铜线低。在构造中可能还存在传输错误。CCA是通过将一层纯铜与铝芯相结合制成的。拉伸时,CCA自然含有比纯铜线少的铜,但几乎具有相同的导电性,只是电阻稍高。这是如何可能的呢?这与一种称为“皮肤效应”的电现象有关。皮肤效应是高频交流电流分布在导体中的倾向,使得电流密度在导体表面(或皮肤)附近更高。由于皮肤效应仅在高频率下发生,因此CCA线特别适用于此类应用。对于绕组产品的制造,由于铝的重量优势与铜的良好焊接性和可焊性相结合,CCA线同样重要。

由于皮肤效应仅在高频率下发生,因此CCA线特别适用于此类应用。对于绕组产品的制造,由于铝的重量优势与铜的良好焊接性和可焊性相结合,CCA线同样重要。

 

高强度合金作为线圈生产中的导电材料

在众多可用的铜合金中,一些合金在线圈生产中也起着重要作用。所谓的“高强度合金”主要是因为相较于纯铜具有更高的抗拉强度而被广泛使用。它们还具有更高的抗拉应力和延伸值。供应商Elektrisola的HTW和XHTW线材尤其适用于扬声器、耳机、振动马达、微型马达以及航空航天工业或普通消费电子等应用领域,是一个有趣的选择。

 

很少使用的线圈制造导体材料

以下材料制成的导线在线圈生产中很少使用:

碳丝的生产成本较低,可抑制射频干扰(RFI)和电磁干扰(EMI)。它可用于汽车制造和替代电线。

锰线是一种由铜、锰和镍组成的合金。锰合金又称康铜,其电阻随温度变化很小,具有很强的耐热腐蚀性和长期稳定性。

钛具有良好的机械和物理特性。它耐酸,易于配置、制造和焊接。钛丝的耐腐蚀性使其成为航空航天、化学加工和医疗行业的主要部件。

镍铬

镍铬合金丝由镍、铬和铁制成。它坚韧耐氧化,具有良好的延展性和可焊性。不同类型的镍铬合金都有一个编号,表示其所含的镍量。镍铬合金的类型有镍铬合金 20、30、40、60、70 和 80。镍铬合金的工作温度在 1050 摄氏度到 1180 摄氏度之间。

坎塔尔

Kanthal 是一种铁铬铝合金(FeCrAl),主要用于耐高温应用。它形成一层氧化铝保护层,既是热导体又是绝缘体。Kanthal 的熔化温度极高,达到 1425 摄氏度。

镍丝加热迅速,电阻极低。遗憾的是,镍丝在高温下很容易熔化,因此只能在温控应用中使用。

 

Copper is and remains the most common material in coil manufacturing, but depending on the intended use, required performance or target price, it is also worthwhile to test alternative wire materials. Over the past few years, aluminium or copper-clad aluminium (CCA wire) in particular have established themselves as widespread options for coil production.

关于制造电磁线圈最合适的导线材料的结论

铜是线圈制造中最常用的材料,但根据用途、性能要求或目标价格,也值得对其他线材进行测试。在过去几年中,铝或铜包铝(CCA 线材)已成为线圈生产中的广泛选择。

关于科双线圈制造的常见问题