1、工业可能会对铜转子电机产生好感更好的制造技术可以让铜转子铸造成为主流的超高效电机技术。 现在 NEMA Premium表格清楚地说明了严格的能效标准已对可以提供高效率的电机架构产生了兴趣。其中一个架构使用的是铜铸鼠笼形转子，而不是传统的铝铸转子。虽然铜增加了一点儿转子的重量，但却减少高达 40%即 I2R的损耗，以及 20%的整体电机损耗。铜转子的设计动机不仅来自效率的考虑，也来自对最小化电机大小的需求。 但是，由于铜的熔点较高（1，083C，而铝的熔点只有 660C）且易于氧化，因此直到最近铜转子都很难铸造。现在，铜压铸的突破性进展让铜转子的大规模生产更经济。此外，在混合动力汽车和电动汽车中
2、使用铜转子是非常经济实惠的。 纽约市国际铜业协会（ICA）领导一批公司于 1994年启动了铜转子电机项目，目的在于发明大规模生产铸铜转子的方法，材料和工艺。到2006年，云南铜业股份有限公司和中国南阳防爆集团有限公司联合成立了一家合资企业，即云南铜业压铸科技有限公司（YCD） ，其目的在于让我国的铜转子电机商业化。该合作已经取得成效，并且最近取得的进步可能会实现压铸铜转子电机的高效工业生产。 铜压铸加工在许多方面类似于铝。然而，与铝不同的是，铜一旦熔化，就会与空气中的氧气反应，形成氧化亚铜，从而降低其导电性，以及电机效率。为了保持氧含量在 300至 600 ppm的范围内，ICA 和 YCD开
3、发了一种气层保护方法，在铜熔化时使用。 由于熔化了的铜必须迅速引入模腔，从而引发了另一个问题。熔化了的铜中夹带的气体，以及固化过程中的收缩，都会导致铸件有气孔。虽然制造商已经开发了铸造程序来应对，但是多孔自古以来是铝压铸件的一个问题。针对铜压铸，YCD/ ICA团队开发了一款软件模型，模拟铸造，填充和凝固过程中热量和流体流动。该模型预测气孔缺陷可能出现的位置并提出方案将其减少到最少。这些模拟和大量的实验测试的结果提供了一个可靠的铸造过程和一种设计模具和模具流道系统的方式。 铜的高熔点也要求铜转子在 1200C或更高的温度下铸造。使用传统材料和模具设计导致铜转子模具的使用寿命只有 600次周期，
4、比不上使用寿命达 50，000 次周期的铝模具。为了提高模具的使用寿命，中国的团队开发了一种特殊的加热系统，可以将模具预热至 500600C，接近铜的熔化温度。预热有助于缓解导致减少模具使用寿命的热冲击和随后的断裂。 一种软件模型模拟预热和铸造阶段的模具温度场来使得模具温度更均匀。 该软件有助于优化模具加热和冷却系统设计，从而延长模具的使用寿命。总的来说，这些新的水平压铸技术和工艺让中国可以商业化的大规模生产铜转子并提高收益率至 9298%之间。 铜转子成就了更高效的电机，其原因是显而易见的。铜在所有金属中具有第二高的导电性，比铝高 70%以上，比银只低不到 6%。因此，用铜取代铝可以让转子更
5、有效的传递电流和热量。由此产生的较低温度让电机运行温度更低，并延长了其使用寿命。一般工作温度每升高 10C，电机的使用寿命会减少一半。 一些铜转子感应电机产生的热量很少，因此并不需要冷却风扇。冷却风扇通常位于传统感应电机端部。与铝转子电机相比，铜转子电机使用较少的导电性材料就可以保持相同的功率和效率，所以它要少占达 20%的体积并且结构更加紧凑。 铜转子电机在中国市场占据了一席之地。与世界其它地区一样，中国已采用了新型 IE3和 IE4标准用于驱动商用设备的高效电机。 （IEC60034 30详细说明了单速、三相、50 和 60Hz，笼式感应电动机的电效率种类，该电机有两极、四极或六极的，额定
6、输出在 0.75 375千瓦之间，额定电压高达 1千伏，并且以连续或间歇工作为基础，且额定周期持续系数为 80%或更高。 ）IE3 在欧洲属于 50 Hz的高效类。除一些例外，它与 60 Hz的 NEMA Premium完全一致。尽管一些制造商宣称已经达到了拟议的效率标准，但是 IE4 Super Premium Efficiency类产品还没有被正式地标准化。 现在，中国汽车制造商正利用可以和三相铝制电机高效率匹配的铜转子生产 IE3单相电机。铜转子结构运行更安静（因为它无需风扇） ，提供更高的转矩倍数，并能处理更大的过载容量。 2011年，中国制造商利用压铸铜转子制造了全国首款 IE4电机
7、，应用于重型工业泵和压缩机。功率达 30千瓦并具有六极的 IE4电机拥有 94.3%的超高效率，其可靠性和价格性能超过目前使用的永磁电机。 铜转子电机也是汽车行业中电动汽车永磁电机的良好代替物。永磁电机通常使用稀土磁铁，易受价格波动和政治压力影响。 2010年至2012年，由于稀土金属的需求量激增以及供应问题，导致其价格上涨了四倍。这些上涨的成本是非常显着的，混合动力电动汽车的零部件成本增加了 520美元左右，并且零售价格有可能翻一翻。 铜转子电机的使用寿命可能比永磁电机的使用寿命更长：长时间在高温下运行，磁铁会失去磁力。专家表示，经过 35 年的使用，其效率可能会下降。与此相反，铜转子电机可以保持其工作效率至少 10年不变。总而言之，铜转子感应电机的大规模使用已经为期不远了。
