繞組的焊接問題算是影響扁線電機大批量生產(chǎn)的“攔路虎”,而且影響不容小覷。
目前,扁線繞組為保障高質(zhì)量生產(chǎn)多數(shù)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(shù)都是采用的四頭剝漆,四個激光頭同時進行剝離,可配合自動送料剪裁自動化生產(chǎn),這部分要保證能夠完全剝離絕緣層,無殘留,還要配套靈活,可以將分離好的單個扁銅線進行去漆,也可以基于整條銅線進行去漆,這方面Hair-pin和X-pin的技術(shù)區(qū)別不大,X-pin用雙面去漆即可。
繞組的激光焊接方面,它直接影響著電機的成品率,一般的激光焊接步驟都是先掃描焊點,進行數(shù)據(jù)處理,然后進行焊接工藝。
基于現(xiàn)在的視覺系統(tǒng),目前的激光焊接技術(shù)已經(jīng)相對成熟了,有些焊縫過大的壞點都會自動跳過,矯直后進行二次焊接。
電機在組裝過程中無法避免有間隙,單單去漆皮環(huán)節(jié),間隙就達到0.4mm,治具加緊能減小一點,夾緊力過大也會傷到銅線,因此還是要靠激光工藝來兼容掉銅線之間的間隙。
X-pin之所以被外界說的那么好,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,所以說它概念上是最好的。
但是難點也不少,焊接的夾持就是個問題,Hair-pin繞組焊接的時候是把前面的直線段抱夾,四面都可以夾住的,比較好操作。
X-pin的裝夾是沒有辦法去抱夾的,因為兩側(cè)是斜面,只能從鏡向夾面,這樣操作空間就會非常小,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扁線的焊接通常是將銅桿融化形成焊點,X-pin則要復雜的多,X-pin也是因為其焊點處兩根銅線搭接呈“X”形而得名的,這需要在銅線搭接處向內(nèi)形成熔池,焊接區(qū)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,還要有先進的視覺系統(tǒng)來輔助,加之目前的扁線電機還要滿足高壓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,這就需要扁線繞組上要10-12個毫米的爬電距離,所以要考慮焊接時候的熱影響,不能把漆膜燒壞。
X-pin繞組焊接和Hair-pin繞組焊接
常規(guī)的Hair-pin繞組激光焊接的過程中遇到的問題也是很多的,比如漏光、氣孔、焊點偏、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,但是問題也不少,需要實現(xiàn)超低熱輸入的深熔焊,產(chǎn)生穩(wěn)定的熔池,要無氣孔、無炸焊、無飛濺以及無漆皮燒蝕。
當前的電驅(qū)市場上衍生了不少X-Pin技術(shù)流派,繞組成型工藝、焊點頭部形狀、焊點焊接工藝這些也是各有不同。
總結(jié)兩點X-pin繞組焊接難點,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)光功率進行深熔焊,從而實現(xiàn)低熱影響、低飛濺、無氣孔、高強度的穩(wěn)定焊接,目前已成功進行X-pin小批量試制,焊接效果好,且完全無漆皮燒灼。
熔球焊和深熔焊的加工效果對比
◎博格華納:經(jīng)過無數(shù)實驗對比,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,且焊接后不會燙傷漆膜,焊接后拉力可以達到1000N以上,完全能夠滿足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(wěn)定焊接技術(shù),是采用的柔性化激光焊接架構(gòu)方案,集成自主開發(fā)的先進視覺引導系統(tǒng),焊前視覺引導成功率已達到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,并使焊點在不吹保護氣的條件下拉拔力達300N以上,沖擊振動不斷線,且能保證焊點導流面積大于銅線截面積75%以上,有效發(fā)揮電機性能。
◎巨力自動化:已完成了X-pin量產(chǎn)關鍵工藝要素驗證,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定子關鍵參數(shù)方面,焊接點的拉拔力超過500N,過流面積超過110%。
◎聯(lián)合電子:首批500件 X-Pin樣件在太倉工廠下線,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(tǒng)和傳感器技術(shù),結(jié)合自主研發(fā)的光斑特性化處理和機器視覺技術(shù),能夠?qū)崟r監(jiān)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(xiàn)絕緣失效的問題,聯(lián)合電子已經(jīng)解決該問題,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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