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。
发卡定子的制造工艺流程:插槽纸→制造发卡→穿发卡→端环定型→端环焊接→接星点→焊接处结缘处理。工序多,每一步精度要求高,容错性小。为了减小每槽导体数,一般槽数比较多,雷米电机60槽,增加了绕组制造的难度。
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)。
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。