آیا استفاده ازآلومینیوم در ساخت موتور‌های الکتریکی اقتصادی است؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، آلومینیوم به‌خاطر دو ویژگی هدایت الکتریکی بالا و قیمت پایین در قیاس با مس، به‌تدریج در حال گسترش کاربرد است و حتی درحال جایگزینی با مس است. این امر در دهه اخیر که قیمت مس رو به فزونی بوده، توجه بسیاری از تولیدکنندگان را به خود جلب کرده است. طبق نظر بسیاری از کارشناسان، یکی از مواردی که پتانسیل جایگزینی آلومینیوم با مس را دارد، کاربرد‌های مس به‌صورت سیم لاکی در ساخت انواع موتور‌های الکتریکی است. سیم لاکی مورد استفاده در این موتور‌ها به شکل سیم پیچ‌هایی، میدان مغناطیسی متغیری را القا می‌کنند تا میدان مغناطیسی القا شده سبب چرخش شفتی که در محور سیم پیچ قرار دارد، شود. جنس شفت عموما از جنس فولاد است که قطر و ضخامت آن با توجه به شدت میدان مغناطیسی القا شده و توان مورد انتظار از موتور الکتریکی طراحی می‌شود.

با توجه به اینکه آلومینیوم در قیاس با مس، هدایت الکتریکی پایین‌تری دارد (حدود ۶۰ درصد رسانایی مس را دارد)، به همان نسبت نیز میدان مغناطیسی ضعیف‌تری را القا خواهد کرد. بدین ترتیب برای ساخت موتوری از جنس سیم لاکی آلومینیومی، با قدرتی مشابه، نیاز به سیم پیچی بزرگ‌تر و همچنین شفت بزرگ‌تری خواهد بود. گرچه در مجموع سیم پیچ آلومینیومی از لحاظ وزنی سبک‌تر از سیم‌پیچ مسی است، ولی حجم بزرگ‌تر موتور که متعاقبا مواد بیشتری را برای بدنه و شفت طلب می‌کند، به مقدار جزئی وزن کلی موتور آلومینیومی را نسبت به موتور مسی افزایش خواهد داد.

به این ترتیب، در حالت کلی می‌توان گفت که در صورت استفاده از سیم آلومینیومی به‌جای سیم‌های مسی، حجم نهایی موتور الکتریکی حدود ۴۷ درصد افزایش خواهد یافت. با توجه به اینکه هزینه‌های ساخت دو موتور الکتریکی که از سیم پیچ‌های آلومینیومی و سیم پیچ‌های مسی استفاده کرده باشد، در بخش‌هایی نظیر نیروی انسانی، تجهیزات و نصب مشابه با هم است، هزینه‌های مربوط به مواد اولیه بیشترین تأثیر را در تغییر هزینه‌های ساخت خواهند داشت.

استفاده از سیم پیچ‌های آلومینیومی به‌دلیل قیمت بسیار پایین آلومینیوم در قیاس با مس، سبب کاهش قابل توجه (حدود ۸۵ درصد) هزینه‌ها در بخش سیم پیچ‌ها خواهد شد، ولی با در نظر گرفتن هزینه مواد اولیه بدنه و شفت مشاهده می‌شود که هزینه‌ها برای موتور‌های آلومینیومی به مقداری حدود ۱۹ درصد افزایش خواهد یافت. این در حالی است که بررسی عملکرد سرعت- گشتاور هر دو موتور، مشابه با یکدیگر اندازه‌گیری شدند.

بدین ترتیب بدون اصلاح طراحی‌های موتور‌های الکتریکی و اپتیمم کردن عملکرد آن‌ها جایگزین شدن مس با آلومینیوم در این بخش از مصرف مس، امری دور از ذهن می‌نماید.