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线圈绕组:不同材料的选择与优劣势

Written by KUK 市场营销 | 29.11.2023

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。

 

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。

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。


 

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。

 

 

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。

 

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。

 


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。