アルミニウムの電気伝導率を理解する

アルミニウムはどこにでもあるが、それがどれほど電気をよく通すのか、なぜ技術者は銅よりもアルミニウムを選ぶのか、不思議に思ったことはないだろうか。

アルミニウムは電気伝導性に優れているため、重量やコストが問題となる多くの産業用途で、銅の代わりによく使われています。

多くの電気的な作業では銅が依然として王者ですが、アルミニウムには大きな利点があります。この記事では、アルミニウムの導電性について調べ、他の素材と比較し、k値や電気グレードなどの重要な値について説明します。

アルミニウムの電気伝導率は？

アルミニウムは広く使われているが、その導電性は、銅の方が常に優れていると思い込んでいる人々をしばしば驚かせる。

アルミニウムの電気伝導率は 3.5 × 10⁷ S/m¹ (シーメンス／メートル）で、銅の約61%に相当する。

3.5×10⁷S/mという導電率は、室温での純アルミニウムを反映している。このレベルの導電率は、送電線を含む多くの産業用途に十分であり、アルミニウムの低密度とコストがもたらすメリットは明らかである。

簡単な比較表だ：

アルミニウムは銅よりも導電性が低いにもかかわらず、はるかに軽量です。そのため、長距離送電線や航空機、大量生産される機械の筐体など、重量が重要な用途に適しています。

バイヤーの中には、アルミは「銅より悪い」と聞いて躊躇する人もいます。しかし、それは全体像なのでしょうか？

そう、アルミニウムは電気良導体² であり、電力ケーブルやバスバーなどの電気用途に広く使用されている。

アルミニウムが「貧弱な」導体であるという認識は、そのほとんどが銅との比較によるものである。しかし実際には、アルミニウムはほとんどの用途で十分な性能を発揮する。例えば架空送電線²多くの場合、アルミニウムが最初の選択肢となる。なぜか？重さは銅の約3分の1で、価格もかなり安いからです。

もちろん、課題もある。アルミニウムの接続は、熱膨張のために時間とともに緩むことがあります。だからこそ、適切な継手と設置方法が重要なのです。

要するに、アルミニウムは優れた導体であるだけでなく、多くの分野で戦略的な材料として選ばれているのです。エンジニアは、導電性、重量、コストの組み合わせから、アルミニウムを使って設計することがよくあります。

エンジニアやデータシートが「k値」について語るのを耳にすることがあるかもしれない。

アルミニウムのk値は通常、その熱伝導率を意味し、約237W/m・Kと金属の中で最も高い値の1つである。

この記事では電気伝導率に焦点を当てているが、熱伝導率³ 金属の場合、熱と電気は同じ自由電子の中を移動するため、しばしばこの議論に登場する。アルミニウムの高k値⁴ つまり、電流をよく流すだけでなく、熱を素早く放散する。

例えば、LED照明のヒートシンク、電源、インバータの筐体にはアルミニウムがよく使われています。私は、太陽光発電システムや機械を製造する顧客と仕事をする際、アルミニウム形材は、その高いK値のおかげで、構造要素と熱要素の両方を兼ねていることがよくあります。

ECグレード・アルミニウム」や「電気グレード合金」といった言葉を目にすることがありますが、これは一体どういう意味なのでしょうか？

電気グレードのアルミニウムは通常1350（ECグレードとも呼ばれる）で、少なくとも99.5%のアルミニウムを含み、高い導電性を提供します。

電気用途のアルミニウム・グレードは、製造に実用的でありながら、導電性を最大にするよう特別に選択されている。

グレード	純度（%）	導電率（% IACS）	アプリケーション
1350 (EC)⁵	≥ 99.5	~61%	電源ケーブル、バスバー
6101	合金	~57%	構造用＋導電用
6061	合金	~40%	機械的強度の高いセクション

私の工場では、バスバーやカスタム導電性プロファイルの依頼を受けた場合、機械的強度と最大導電率のどちらが重要かによって、通常1350か6101を推奨している。

また、これらのプロファイルにアルマイト処理やコーティングを施すことを好むお客様も多くいらっしゃいます。私たちは、精密な機械加工と設計の最適化により、導電性能を維持しながら複数の表面処理をサポートします。

アルミニウムは、特に重量、コスト、汎用性を考慮すると、確かな電気的性能を提供します。それは単に「十分である」というだけではありません。

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