發(fā)卡電機(jī),因其定子繞組的形狀像“發(fā)卡”而得名。定子制造過(guò)程中,繞組被做成像發(fā)卡一樣的形狀,一端穿進(jìn)定子槽內(nèi),另外一端按設(shè)計(jì)把發(fā)卡的端部焊接起來(lái)。發(fā)卡的端部焊接是發(fā)卡電機(jī)生產(chǎn)中為關(guān)鍵的工序之一,焊接質(zhì)量與產(chǎn)品的終性能密切相關(guān)。發(fā)卡電機(jī)端部焊接的傳統(tǒng)焊接方法一般為TIG焊,因其效率低,熱影響大等緣故,近年來(lái)也有廠家嘗試采用高功率光纖激光焊接的方式來(lái)替代TIG焊。高功率光纖激光的運(yùn)用,使得焊接效率得到大幅提升,但同時(shí)伴有設(shè)備成本增加等問(wèn)題。光纖激光波段屬于近紅外,對(duì)于銅材焊接吸收率較低,焊接過(guò)程極易產(chǎn)生飛濺,并附于產(chǎn)品內(nèi)部,導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降。
發(fā)卡電機(jī)有效銅的面積可以提高20%以上,傳統(tǒng)電機(jī)有效銅槽滿率只有45%左右,發(fā)卡電機(jī)能做到70%左右。永磁電機(jī)損耗由繞組銅耗、鐵耗、風(fēng)磨雜散、磁鋼渦流損耗,其中繞組銅耗占比50%以上,銅耗大小又和繞組電阻成正比,減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機(jī)效率和功率密度。
在組裝過(guò)程中,會(huì)將各個(gè)銅制發(fā)卡繞組裝載到定子槽中。然后,將相鄰銅制發(fā)卡繞組的末端焊接在一起,實(shí)現(xiàn)電路連接。在焊接完整個(gè)電機(jī)后,像傳統(tǒng)電機(jī)的繞組一樣,所有發(fā)卡將形成一條較長(zhǎng)的絞合導(dǎo)線。
激光焊接在銅材焊接上,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。
激光在焊接Hairpin接頭時(shí),容易出現(xiàn)如圖6中的五種缺陷,分別是:焊縫不規(guī)則,焊縫凹陷,焊縫咬邊,焊瘤,氣孔及缺陷。這五種缺陷屬于第三步?jīng)]有控制好的缺陷,可以通過(guò)改善焊接的功率、速度、振蕩頻率來(lái)改善工藝參數(shù)匹配,能夠得到良好的焊接結(jié)果。如果當(dāng)前的激光頭不能焊接出較好的焊縫,則可以通過(guò)選擇光束質(zhì)量更好的激光器,或者傳輸光束質(zhì)量更穩(wěn)定的激光頭來(lái)進(jìn)行焊接,例如,有時(shí)激光頭冷卻不穩(wěn)定也容易影響焊接質(zhì)量。