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焊接

激光焊接,X-pin量產(chǎn)的“攔路虎”

李勇 來(lái)源:NE時(shí)代新能源2024-05-06 我要評論(0 )   

繞組的焊接問(wèn)題算是影響扁線(xiàn)電機大批量生產(chǎn)的“攔路虎”,而且影響不容小覷。目前,扁線(xiàn)繞組為保障高質(zhì)量生產(chǎn)多數都是采用的激光焊接,主要在去漆皮和繞組焊接中應用激...


繞組的焊接問(wèn)題算是影響扁線(xiàn)電機大批量生產(chǎn)的“攔路虎”,而且影響不容小覷。

 

目前,扁線(xiàn)繞組為保障高質(zhì)量生產(chǎn)多數都是采用的激光焊接,主要在去漆皮和繞組焊接中應用激光焊接。

 

去漆皮方面,目前多數都是采用的四頭剝漆,四個(gè)激光頭同時(shí)進(jìn)行剝離,可配合自動(dòng)送料剪裁自動(dòng)化生產(chǎn),這部分要保證能夠完全剝離絕緣層,無(wú)殘留,還要配套靈活,可以將分離好的單個(gè)扁銅線(xiàn)進(jìn)行去漆,也可以基于整條銅線(xiàn)進(jìn)行去漆,這方面Hair-pin和X-pin的技術(shù)區別不大,X-pin用雙面去漆即可。

 

 

 

繞組的激光焊接方面,它直接影響著(zhù)電機的成品率,一般的激光焊接步驟都是先掃描焊點(diǎn),進(jìn)行數據處理,然后進(jìn)行焊接工藝。

 

基于現在的視覺(jué)系統,目前的激光焊接技術(shù)已經(jīng)相對成熟了,有些焊縫過(guò)大的壞點(diǎn)都會(huì )自動(dòng)跳過(guò),矯直后進(jìn)行二次焊接。

 

電機在組裝過(guò)程中無(wú)法避免有間隙,單單去漆皮環(huán)節,間隙就達到0.4mm,治具加緊能減小一點(diǎn),夾緊力過(guò)大也會(huì )傷到銅線(xiàn),因此還是要靠激光工藝來(lái)兼容掉銅線(xiàn)之間的間隙。

 

 

 

X-pin之所以被外界說(shuō)的那么好,是因為其端部高度可以達到波繞一樣的端部高度,但是它的可制造性又可以達到Hair-pin的可制造性,所以說(shuō)它概念上是最好的。

 

但是難點(diǎn)也不少,焊接的夾持就是個(gè)問(wèn)題,Hair-pin繞組焊接的時(shí)候是把前面的直線(xiàn)段抱夾,四面都可以?shī)A住的,比較好操作。

 

X-pin的裝夾是沒(méi)有辦法去抱夾的,因為兩側是斜面,只能從鏡向夾面,這樣操作空間就會(huì )非常小,對工裝設計要求非常高,還要考慮整體夾持的方案。

 

 

 

其次,Hair-pin扁線(xiàn)的焊接通常是將銅桿融化形成焊點(diǎn),X-pin則要復雜的多,X-pin也是因為其焊點(diǎn)處兩根銅線(xiàn)搭接呈“X”形而得名的,這需要在銅線(xiàn)搭接處向內形成熔池,焊接區域距離絕緣漆皮很近,要保證不傷到漆皮,還要保持足夠的焊接強度和拉拔力這些可靠性因素。

 

這種直接斜面搭接就需要精度非常好的焊接設備,還要有先進(jìn)的視覺(jué)系統來(lái)輔助,加之目前的扁線(xiàn)電機還要滿(mǎn)足高壓800V的絕緣要求,要想X-pin能夠落地應用,絕緣的要求是必須要達到的,這就需要扁線(xiàn)繞組上要10-12個(gè)毫米的爬電距離,所以要考慮焊接時(shí)候的熱影響,不能把漆膜燒壞。

 

 

X-pin繞組焊接和Hair-pin繞組焊接

 

常規的Hair-pin繞組激光焊接的過(guò)程中遇到的問(wèn)題也是很多的,比如漏光、氣孔、焊點(diǎn)偏、飛濺、漏焊、燒漆皮、尖角、虛焊、凹坑等。

 

雖然X-pin端部不再形成焊球,是向下穿透的,但是問(wèn)題也不少,需要實(shí)現超低熱輸入的深熔焊,產(chǎn)生穩定的熔池,要無(wú)氣孔、無(wú)炸焊、無(wú)飛濺以及無(wú)漆皮燒蝕。

 

 

 

當前的電驅市場(chǎng)上衍生了不少X-Pin技術(shù)流派,繞組成型工藝、焊點(diǎn)頭部形狀、焊點(diǎn)焊接工藝這些也是各有不同。

 

總結兩點(diǎn)X-pin繞組焊接難點(diǎn),一是焊接的夾持,二是焊接的精度和熱影響,而市面上也有不少在X-pin繞組焊接方面有所突破的企業(yè)。

 

◎華工激光:研發(fā)團隊是采用的高功率小芯徑的中心光束,配合相應的環(huán)光功率進(jìn)行深熔焊,從而實(shí)現低熱影響、低飛濺、無(wú)氣孔、高強度的穩定焊接,目前已成功進(jìn)行X-pin小批量試制,焊接效果好,且完全無(wú)漆皮燒灼。

 

 

熔球焊和深熔焊的加工效果對比

 

◎博格華納:經(jīng)過(guò)無(wú)數實(shí)驗對比,從十幾種焊接工藝中,選定了低溫納米銀合金作為X-Pin的焊接技術(shù),其特點(diǎn)是焊接溫度低、浸潤性好,導電性好,焊接強度高等,且焊接后不會(huì )燙傷漆膜,焊接后拉力可以達到1000N以上,完全能夠滿(mǎn)足X-Pin的焊接要求。

 

 

◎豪森:自主研發(fā)的創(chuàng )新X-pin定子高效穩定焊接技術(shù),是采用的柔性化激光焊接架構方案,集成自主開(kāi)發(fā)的先進(jìn)視覺(jué)引導系統,焊前視覺(jué)引導成功率已達到99.9%,大幅提升焊接可靠性。該技術(shù)可確保焊接熱量不損傷漆皮,并使焊點(diǎn)在不吹保護氣的條件下拉拔力達300N以上,沖擊振動(dòng)不斷線(xiàn),且能保證焊點(diǎn)導流面積大于銅線(xiàn)截面積75%以上,有效發(fā)揮電機性能。

 

 

 

◎巨力自動(dòng)化:已完成了X-pin量產(chǎn)關(guān)鍵工藝要素驗證,目前已經(jīng)交付多家OEMs及電機Tier1小批量多平臺X-pin樣件,其X-pin樣件是采用的新型焊接工裝配合創(chuàng )新焊接工藝,確保焊接過(guò)流面積、拉拔力并防止搭pin短剝漆段漆皮燒傷,其X-pin定子關(guān)鍵參數方面,焊接點(diǎn)的拉拔力超過(guò)500N,過(guò)流面積超過(guò)110%。

 

 

 

◎聯(lián)合電子:首批500件 X-Pin樣件在太倉工廠(chǎng)下線(xiàn),其X-Pin的焊接夾具是重新設計的,焊接技術(shù)用的是博世的控制系統和傳感器技術(shù),結合自主研發(fā)的光斑特性化處理和機器視覺(jué)技術(shù),能夠實(shí)時(shí)監測焊接位置和焊接質(zhì)量。針對X-Pin技術(shù)爬電距離短可能導致在800V平臺應用中出現絕緣失效的問(wèn)題,聯(lián)合電子已經(jīng)解決該問(wèn)題,其X-Pin電機技術(shù)在800V高電壓平臺中同樣可以適用。

 

 


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