Hairpin電機接頭的激光焊接應(yīng)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(xù)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(tǒng)電機究竟具備哪些優(yōu)勢？又有哪些技術(shù)工藝的應(yīng)用？下面由紫宸激光介紹一下。

Hairpin電機相對于傳統(tǒng)的銅線繞線組電機有三個主要優(yōu)勢。**，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(dǎo)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(tǒng)電機優(yōu)勢巨大，所以Hairpin電機的制造成為了當(dāng)下國內(nèi)外許多新能源企業(yè)的重點研究方向。

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(yōu)勢：首先，在靈活性方面，弧焊需要設(shè)計不同的焊接設(shè)備來適應(yīng)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(wěn)定性更強，弧焊焊接銅材料2mm深度左右工藝穩(wěn)定性很強，但是超過2mm以后，焊接不穩(wěn)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(dǎo)致飛濺產(chǎn)生，而且容易引起焊接缺陷；第五，設(shè)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(shè)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(jié)拍差距不大，但是切換設(shè)備時間激光焊接更具優(yōu)勢；第六，成本方面，弧焊設(shè)備成本大約只占激光設(shè)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(xùn)也比弧焊更難一些。

激光焊接在Hairpin電機中的應(yīng)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(nèi)，銅材對激光的吸收率較高，目前的技術(shù)尚達不到很深的熔深。但是銅在熔化狀態(tài)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(yīng)，能夠使得激光焊接銅材成為可能。

激光焊接方案

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(yīng)的視覺識別系統(tǒng)。激光頭部分必須是帶X，Y兩個維度的振鏡系統(tǒng)，能夠在焊接平面上實現(xiàn)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?qū)θ鄢剡M行攪拌，有利于熔池中的氣體排出同時優(yōu)化焊接質(zhì)量。視覺識別系統(tǒng)，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。