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激光焊接在X-pin繞組焊接中的應用
材料來源:電車縱橫、嗶哥嗶特資訊           錄入時間:2024/5/8 23:23:52

扁線電機,作為新能源汽車驅動電機的一種,憑借其小巧的體積和高效的功率,更符合新能源汽車的輕量化和集成化發(fā)展趨勢。因此,隨著新能源汽車市場的繁榮發(fā)展,新能源汽車電動化率和雙電機車型占比的不斷提升,扁線電機的行業(yè)需求正在爆發(fā)式增長。

國家政策也在推動扁線電機的發(fā)展。例如,“十三五規(guī)劃”提出,新能源汽車驅動電機的峰值功率密度要達到4Kw/kg。此外,《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025)》中提出,中國新能源汽車產業(yè)計劃到2025年,純電動乘用車新車平均電耗降至12千瓦時每百公里。還有《“十四五”規(guī)劃綱要》中提出,“十四五”期間,新能源汽車產業(yè)要著重突破高效驅動電機的關鍵技術。政策對于新能源驅動電機的要求,扁線電機技術都比圓線電機更加符合。發(fā)展扁線電機技術必將成為一種未來趨勢。

相比于圓線電機,扁線電機具有槽滿率高、功率密度高、效率高等優(yōu)點,還可以做到體積小、效率高、導熱性強、溫升低、噪音小的特性。據有關數(shù)據顯示,扁線電機比圓線電機能效高10%。新能源車行業(yè)需求的持續(xù)繁榮,讓扁線電機的市場滲透率得到持續(xù)加速。這將為驅動電機行業(yè)帶來數(shù)量和價格的雙重上漲,使其增長空間變得極其廣闊。據未來智庫預計,2025年扁線電機在新能源汽車驅動電機中的滲透率將超過90%。

毋庸置疑,驅動電機扁線電機因其高效率、高功率和高集成度的特點,更符合新能源汽車的技術要求。

繞組的焊接問題算是影響扁線電機大批量生產的「攔路虎」,而且影響不容小覷。

目前,扁線繞組為保障高質量生產多數(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,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已經相對成熟了,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

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,產生穩(wěn)定的熔池,要無氣孔、無炸焊、無飛濺以及無漆皮燒蝕。

來源:電車縱橫、嗶哥嗶特資訊

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