发卡电机,因其定子绕组的形状像“发卡”而得名。定子制造过程中,绕组被做成像发卡一样的形状,一端穿进定子槽内,另外一端按设计把发卡的端部焊接起来。发卡的端部焊接是发卡电机生产中为关键的工序之一,焊接质量与产品的终性能密切相关。发卡电机端部焊接的传统焊接方法一般为TIG焊,因其效率低,热影响大等缘故,近年来也有厂家尝试采用高功率光纤激光焊接的方式来替代TIG焊。高功率光纤激光的运用,使得焊接效率得到大幅提升,但同时伴有设备成本增加等问题。光纤激光波段属于近红外,对于铜材焊接吸收率较低,焊接过程极易产生飞溅,并附于产品内部,导致产品性能下降。
在蓝光复合焊接过程中,红外激光和蓝光激光同时作用于材料,由于材料对蓝光的吸收率高,能使温度迅速上升进而形成液态熔池,红外激光的吸收率也因为材料状态改变而进一步提高,在达到焊接效果同时,大幅降低光纤激光的功率,减少成本。蓝光激光因其持续作用于熔池表面,能维持匙孔及熔池的稳定性,大幅减少焊接飞溅的产生,从而使产品性能达到更优效果。
发卡电机有效铜的面积可以提高20%以上,传统电机有效铜槽满率只有45%左右,发卡电机能做到70%左右。永磁电机损耗由绕组铜耗、铁耗、风磨杂散、磁钢涡流损耗,其中绕组铜耗占比50%以上,铜耗大小又和绕组电阻成正比,减小绕组电阻能直接降低铜耗、提升电机效率和功率密度。
在组装过程中,会将各个铜制发卡绕组装载到定子槽中。然后,将相邻铜制发卡绕组的末端焊接在一起,实现电路连接。在焊接完整个电机后,像传统电机的绕组一样,所有发卡将形成一条较长的绞合导线。
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Hairpin的技术仍在高速发展中,相信在不久的将来会有越来越多的公司使用激光技术,Hairpin的焊接质量将会进入一个全面提升的阶段,同时也会带动着夹具技术及自动化生产技术的同步快速发展。