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扁铜线激光去油漆焊接工艺

  对于功能强大的电机尤其针对新能源电动汽车应用使用矩形截面的铜线(即扁铜线)生产定子已成为普遍现象。激光技术已被证明是可以用于定子生产的关键工艺去漆与焊接的高质量生产方式。去漆工艺采用脉冲激光去除所有常见的绝缘材料。扁铜线焊接工艺中,基于图像定位的激光高速振镜焊接已在速度和安装空间使用方面被证明是一种高效的方案。

扁铜线激光焊接
 
  由于电动汽车需求的增长,电机制造商在为高产能、高质量焊接寻求更有生产力的工艺,更高程度自动化的实现是高产能需求的根本保证。因此,扁线型定子在很大程度上占了上风:制造商开始使用压缩空气将矩形铜线(因其形状而称为“扁铜线”)插入整个定子槽中,而不是像以前那样在单个定子槽周围缠绕圆铜线。扁铜线矩形横截面的典型边缘长度在2至4mm之间。该过程实现了更高的生产速度,并且可以轻松实现自动化。由于扁铜线比圆导线更硬,扁铜线在电机中的对准可以被更好地控制。填充系数越大,热负载容量越高,电机功率也越大。铜线涂有绝缘层,需要在两端局部消融(扁铜线去漆)以实现接触,在这里使用脉冲激光加工。与机械加工(如刨削和铣削)相比,激光加工的生产率提高了80%。
 
  扁铜线嵌入槽中后,定子顶部和底部的突出端将被夹具(“扭头”)拧在一起或固定到位,然后进行焊接。然而两端并不总是理想地相互对齐。如果使用自动识别定位焊接,集成在激光光学系统中的基于图像识别的传感器系统有助于实现可靠和可再现的结果,从而使电机获得可能的最高电流。
扁线激光焊接
 
  扁铜线焊接过程:在插Pin制程之后,定子上的扁铜线凸起端必须被一对一对地焊接在一起以实现最佳的物理接触。在焊接准备过程中,切线机将扁铜线切割分离,在铜线端口形成剪切后的光滑表面,接着被扭到一起或者被固定到位。这里存在相当大的位置公差,扁铜线不可能总是被完美地互相对齐。涉及到高度偏移和间隙宽度的公差可能会对焊接过程产生负面影响,因为公差过大将减小有效连接面。另一方面,焊接工艺对焊缝公差的要求非常严格。这个挑战必须在焊接过程中解决。
 
  焊接深度2到3mm的焊接好的扁铜线。每一对都有不同的方向和对齐,因此用有图像识别的扫描光学元件是有必要的。在焊接准备中,我们推荐用吸尘设备清洁扁铜线上可能的污染物。可最大程度的避免定子和夹具上的一些焊接缺陷和飞溅。
 
  基于以上方案可实现高速、高品质焊接(单个扁铜线焊点t≤0.4s,取决于扁铜线的尺寸)。
 
  由于需焊接的每对扁铜线位置、方向、对齐程度并非总是符合标准焊接参数所接受的公差,我们使用PFO高速振镜,并通过图像捕捉系统(VisionLine)进行定位。基于摄像头的传感器系统将预先检测每一对铜线的位置和方向,并与振镜自动实时校准,从而使扁铜线中的小间隙和定位偏差可以通过补正来继续焊接工艺。
 
  激光、光学模块和检测系统高度集成,基本实现自动运行,必要时也可单独实现功能。基本上,一个这样的标准化系统即可满足生产。使用摆动焊接以覆盖较大的间隙。为了优化扁铜线焊接工艺,得到更好的焊点,需要对激光焊接光束的摆动路径进行优化。在这里,如果扁铜线在其短边连接,特别推荐线型摆动焊接轨迹;另一方面,如果要在长边连接,则要选择圆形或椭圆形摆动焊接轨迹。通过这种工艺,实现了高速焊接并最小化飞溅和气孔的形成,实现的焊缝具有很高的抗拉强度与良好的熔深,可使扁铜线获得最佳导电性。此外,激光焊点的悬垂几乎为零的特性给铁芯凹槽和扁铜线位置更加靠近提供可能。这意味着当电机的安装空间固定时,可实现更紧凑的电机设计。
 
  在扁铜线去漆工艺中,脉冲激光消融是非常经济可靠的工艺方案。客户可根据自身实际情况选用不同的工艺方案及光学配置,与机械工艺相比,去漆效率最高可以提升80%。

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