Hairpin電機(jī)接頭的激光焊接應(yīng)用方案

Hairpin電機(jī)是目前新能源汽車的重點(diǎn)研究方向，因其超強(qiáng)的續(xù)航能力，成為各大著名電機(jī)公司的新寵兒，那么Hairpin電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)究竟具備哪些優(yōu)勢(shì)？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(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)的銅線繞線組電機(jī)有三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。**，Hairpin電機(jī)的槽滿率高，在同樣的插槽空間中，使用銅條會(huì)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(jī)的效率。第二，Hairpin電機(jī)因?yàn)椴蹪M率更高，銅條之間充分接觸，能夠更有效的冷卻。而銅線電機(jī)，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(jī)的散熱。第三，Hairpin電機(jī)的體積比銅線電機(jī)更小，性價(jià)比更高，更有助于車身輕量化。由于Hairpin相對(duì)于傳統(tǒng)電機(jī)優(yōu)勢(shì)巨大，所以Hairpin電機(jī)的制造成為了當(dāng)下國(guó)內(nèi)外許多新能源企業(yè)的重點(diǎn)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(gè)方面具有很大的優(yōu)勢(shì)：首先，在靈活性方面，弧焊需要設(shè)計(jì)不同的焊接設(shè)備來(lái)適應(yīng)不同的電機(jī)尺寸，而激光焊接可以用視覺(jué)識(shí)別的方法，只需要更改識(shí)別程序即可；其次，激光焊接比弧焊的穩(wěn)定性更強(qiáng)，弧焊焊接銅材料2mm深度左右工藝穩(wěn)定性很強(qiáng)，但是超過(guò)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(shí)差別不大，但是激光焊接的表面會(huì)更加光滑一些；第四，弧焊的熱輸入量較大會(huì)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(duì)不同的電機(jī)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(hù)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(shí)間激光焊接更具優(yōu)勢(shì)；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(hù)，人員安全培訓(xùn)也比弧焊更難一些。

激光焊接在Hairpin電機(jī)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(duì)激光的吸收率問(wèn)題。在1060nm（CO2激光器）激光波長(zhǎng)下，銅材對(duì)激光的吸收率只有10%左右，在激光波長(zhǎng)為500nm的綠光波段范圍內(nèi)，銅材對(duì)激光的吸收率較高，目前的技術(shù)尚達(dá)不到很深的熔深。但是銅在熔化狀態(tài)下，對(duì)激光的吸收率能夠達(dá)到較高的水平，于是使用高功率固體激光器來(lái)達(dá)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(jiàn)的方案是使用激光頭匹配相應(yīng)的視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)。激光頭部分必須是帶X，Y兩個(gè)維度的振鏡系統(tǒng)，能夠在焊接平面上實(shí)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(guò)程中能夠?qū)θ鄢剡M(jìn)行攪拌，有利于熔池中的氣體排出同時(shí)優(yōu)化焊接質(zhì)量。視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，需要能夠識(shí)別出各種Hairpin接頭的形狀，同時(shí)也需要有一定的誤差容許范圍。