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Hairpin電機接頭的激光焊接應用方案

發布時間:2020-06-23

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Hairpin電機接頭的激光焊接應用方案


Hairpin電機是目前新能源汽車的重點研究方向,因其超強的續航能力,成為各大著名電機公司的新寵兒,那么Hairpin電機與傳統電機究竟具備哪些優勢?又有哪些技術工藝的應用?下面由紫宸激光介紹一下。


Hairpin電機相對于傳統的銅線繞線組電機有三個主要優勢。第一,Hairpin電機的槽滿率高,在同樣的插槽空間中,使用銅條會比使用銅線填充的面積更多,使得插槽的填充銅導體更多,從而提升了電機的效率。第二,Hairpin電機因為槽滿率更高,銅條之間充分接觸,能夠更有效的冷卻。而銅線電機,由于銅線之間還有空氣,空氣的冷卻效率比直接接觸的冷卻效率更低,不利于電機的散熱。第三,Hairpin電機的體積比銅線電機更小,性價比更高,更有助于車身輕量化。由于Hairpin相對于傳統電機優勢巨大,所以Hairpin電機的制造成為了當下國內外許多新能源企業的重點研究方向。


Hairpin電機接頭的激光焊接應用方案


目前主流焊接Hairpin接頭的工藝有電弧焊接和激光焊接。如圖所示,激光焊接在多個方面具有很大的優勢:首先,在靈活性方面,弧焊需要設計不同的焊接設備來適應不同的電機尺寸,而激光焊接可以用視覺識別的方法,只需要更改識別程序即可;其次,激光焊接比弧焊的穩定性更強,弧焊焊接銅材料2mm深度左右工藝穩定性很強,但是超過2mm以后,焊接不穩定且熱輸入量大,激光可以比弧焊焊接的更深且熱輸入量更少;第三,兩種工藝在連接性上其實差別不大,但是激光焊接的表面會更加光滑一些;第四,弧焊的熱輸入量較大會導致飛濺產生,而且容易引起焊接缺陷;第五,設備損耗方面,弧焊工藝面對不同的電機尺寸需要匹配不同的焊接設備,激光焊接則只需要更換保護玻璃即可;第五,兩種工藝的焊接節拍差距不大,但是切換設備時間激光焊接更具優勢;第六,成本方面,弧焊設備成本大約只占激光設備成本的五分之一左右,且激光工作站需要特殊的激光防護,人員安全培訓也比弧焊更難一些。

激光焊接在Hairpin電機中的應用

激光焊接在銅材焊接上,首先考慮到的是材料對激光的吸收率問題。在1060nm(CO2激光器)激光波長下,銅材對激光的吸收率只有10%左右,在激光波長為500nm的綠光波段范圍內,銅材對激光的吸收率較高,目前的技術尚達不到很深的熔深。但是銅在熔化狀態下,對激光的吸收率能夠達到較高的水平,于是使用高功率固體激光器來達到破孔效應,能夠使得激光焊接銅材成為可能。

激光焊接方案


Hairpin電機接頭的激光焊接應用方案


如圖所示,激光焊接目前比較常見的方案是使用激光頭匹配相應的視覺識別系統。激光頭部分必須是帶X,Y兩個維度的振鏡系統,能夠在焊接平面上實現多種圖形的焊接軌跡。另外也需要具有比較高頻的振蕩功能,在焊接過程中能夠對熔池進行攪拌,有利于熔池中的氣體排出同時優化焊接質量。視覺識別系統,需要能夠識別出各種Hairpin接頭的形狀,同時也需要有一定的誤差容許范圍。

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