发卡电机扁铜线激光焊接-Hairpin扁铜线焊接方法:在焊接前,使用激光器剥离发卡上的绝缘漆层,然后,采用激光对发卡进行焊接,焊接过程中通过CCD图像处理系统进行监测,在正确位置上实现持久的焊接。由于激光焊接的高重复性,能实现具有良好导电性的高强度连接。
发卡电机也是扁铜线电机,扁铜线电机很多行业都有应用,比如:大功率异步电机、矿山电机、直流电机、风力发电机、火力发电机、大功率的牵引机电机、8000磅以上的绞盘电机、机车电机等等,国内也做了很多年了,说起来也挺成熟的。
驱动电机是新能源汽车的核心部件之一。为了实现更高的电机效率,目前新能源车驱动电机的设计多倾向于使用一种扁线来替代传统圆线充当绕组。这种硬质不易弯曲的铜线,因“U”型外观而被称为“发卡”(Hairpin)。
Hairpin电机相对于传统的铜线绕线组电机有三个主要优势。,Hairpin电机的槽满率高,在同样的插槽空间中,使用铜条会比使用铜线填充的面积更多,使得插槽的填充铜导体更多,从而提升了电机的效率。第二,Hairpin电机因为槽满率更高,铜条之间充分接触,能够更有效的冷却。而铜线电机,由于铜线之间还有空气,空气的冷却效率比直接接触的冷却效率更低,不利于电机的散热。第三,Hairpin电机的体积比铜线电机更小,性价比更高,更有助于车身轻量化。
在灵活性方面,弧焊需要设计不同的焊接设备来适应不同的电机尺寸,而激光焊接可以用视觉识别的方法,只需要更改识别程序即可;其次,激光焊接比弧焊的稳定性更强,弧焊焊接铜材料2mm深度左右工艺稳定性很强,但是超过2mm以后,焊接不稳定且热输入量大,激光可以比弧焊焊接的更深且热输入量更少。
激光焊接在铜材焊接上,考虑到的是材料对激光的吸收率问题。在1060nm(CO2激光器)激光波长下,铜材对激光的吸收率只有10%左右,在激光波长为500nm的绿光波段范围内,铜材对激光的吸收率较高,目前的技术尚达不到很深的熔深。但是铜在熔化状态下,对激光的吸收率能够达到较高的水平,于是使用高功率固体激光器来达到破孔效应,能够使得激光焊接铜材成为可能。
激光在焊接Hairpin接头时,容易出现如图6中的五种缺陷,分别是:焊缝不规则,焊缝凹陷,焊缝咬边,焊瘤,气孔及缺陷。这五种缺陷属于第三步没有控制好的缺陷,可以通过改善焊接的功率、速度、振荡频率来改善工艺参数匹配,能够得到良好的焊接结果。如果当前的激光头不能焊接出较好的焊缝,则可以通过选择光束质量更好的激光器,或者传输光束质量更稳定的激光头来进行焊接,例如,有时激光头冷却不稳定也容易影响焊接质量。
在自动化生产线中,发生三维装夹误差的概率是比较常见的。目前的视觉识别技术只能识别平面的一个间隙,但是对于高度方向上的误差是不能识别的,这个也是导致目前激光焊接缺陷率较高的一个原因。针对这种情况,目前只有以下几种解决方案:,提高夹具装夹的精度;第二,提高Hairpin零件生产的精度;第三,提升视觉识别的能力。
目前,激光焊接是焊接Hairpin电机的具有发展潜力的方案,但是受限于成本原因,激光焊接的推广还是需要时间。激光焊接相对于其他焊接方式有的优势,但是也有其自身的一些焊接难点,大部分的焊接参数缺陷是可以解决的,只需要克服一些难点。