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Hairpin电机接头的激光焊接应用方案

发布时间:2020-06-23

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Hairpin电机接头的激光焊接应用方案


Hairpin电机是目前新能源汽车的重点研究方向,因其超强的续航能力,成为各大著名电机公司的新宠儿,那么Hairpin电机与传统电机究竟具备哪些优势?又有哪些技术工艺的应用?下面由紫宸激光介绍一下。


Hairpin电机相对于传统的铜线绕线组电机有三个主要优势。第一,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。由于Hairpin相对于传统电机优势巨大,所以Hairpin电机的制造成为了当下国内外许多新能源企业的重点研究方向。


Hairpin电机接头的激光焊接应用方案


目前主流焊接Hairpin接头的工艺有电弧焊接和激光焊接。如图所示,激光焊接在多个方面具有很大的优势:首先,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;第三,两种工艺在连接性上其实差别不大,但是激光焊接的表面会更加光滑一些;第四,弧焊的热输入量较大会导致飞溅产生,而且容易引起焊接缺陷;第五,设备损耗方面,弧焊工艺面对不同的电机尺寸需要匹配不同的焊接设备,激光焊接则只需要更换保护玻璃即可;第五,两种工艺的焊接节拍差距不大,但是切换设备时间激光焊接更具优势;第六,成本方面,弧焊设备成本大约只占激光设备成本的五分之一左右,且激光工作站需要特殊的激光防护,人员安全培训也比弧焊更难一些。

激光焊接在Hairpin电机中的应用

激光焊接在铜材焊接上,首先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。

激光焊接方案


Hairpin电机接头的激光焊接应用方案


如图所示,激光焊接目前比较常见的方案是使用激光头匹配相应的视觉识别系统。激光头部分必须是带X,Y两个维度的振镜系统,能够在焊接平面上实现多种图形的焊接轨迹。另外也需要具有比较高频的振荡功能,在焊接过程中能够对熔池进行搅拌,有利于熔池中的气体排出同时优化焊接质量。视觉识别系统,需要能够识别出各种Hairpin接头的形状,同时也需要有一定的误差容许范围。

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