铸铜转子电动机及其在小风电领域应用浅析

　　摘　要：铜具有极其优异的的导电性能，铜在电动机领域的应用对于提高电动机的能效具有非常重要的意义。作为铜在高效电动机领域应用的一个成功案例，铸铜转子电动机具有效率高、材料成本低、重量轻、体积小、寿命长等诸多优点。本文介绍了铸铜转子电动机的优点以及在国内外的发展情况。通过分析比较，认为铸铜转子电动机在小风电领域具有良好的发展机会。

　　1. 前言
　　铜， 英文名称COPPER， 源自拉丁文Cuprum，是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名。西方传说，古代地中海的CYPRUS 岛是出产铜的地方，因而由此得到铜的拉丁名称CUPRUM 和铜的元素符号Cu。铜是人类最早发现使用的金属之一，也是人类用于生产的第一种金属，最初人们的使用只是存在于自然界中的天然单质铜，用石斧把它砍下来，便可以锤打成多种器物。随着生产的发展，只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了，从而促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含铜的矿物比较多见，大多具有鲜艳而引人注目的颜色，例如：金黄色的黄铜矿CuFeS₂，鲜绿色的孔雀石CuCO₃·Cu(OH)₂， 深蓝色的石青2CuCO₃·Cu(OH)₂ 等，把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO，再用碳还原，就得到金属铜。
　　纯铜具有紫红色的金属光泽。 纯铜的密度8.92×10³kg/m³, 熔点1083.4±0.2 ℃， 沸点2567℃。常见化合价为+1 和+2（3 价铜仅在少数不稳定的化合物中出现， 电离能7.726 电子伏特。铜不仅是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损，具有良好的延展性。
　　特别是，铜的导电和导热性除略逊于银以外，是所有金属中最好的。工程上，把退火纯铜的导电性规定为100％， 其它材料与它对比进行标定，称为IACS 值（国际退火铜标准值）。因为铜的导电性对微量杂质很敏感，所以在生产上可以用IACS 值作为铜纯度的一个指标。高纯铜的IACS值可达 101.5％。高纯铝（99.996％）和工业纯铝（99.5％）的IACS 值分别为64.94％和 59％。也就是说，在电气工程应用中，铜材的导电性比铝材高35％以上。

　　铜所具有独特的导电性能，是铝所不能代替的，这也是铜在电能供应及使用领域中大量应用的原因。从电能的产生、输送、分配到最终使用过程中，铜都发挥着非常重要的作用。本文将着重讨论铜对电能使用的主要设备－电动机能效提
高方面的作用。
　　2. 铜与电动机的能效
　　作为生产生活中最重要的动力设备之一，电动机承担着将电能转换成机械能，从而驱动机械设备的作用。而铜对于电动机能效的提高有起着不可替代的作用。根据美国能源部的统计，其电动机的用电量占工业总用电量的2/3，占其全部用电量的1/2，电动机所传递的能量消耗其一次能源总量的20%。 欧盟1992 年的统计资料显示，当年欧盟的总用电量为17000 亿千瓦时，而其中电动机的用电量为7190 亿千瓦时，占其总用电量的42%。目前我国电动机的耗电量约占我国社会总用
电量的60% 左右。