一种扁铜线电机定子激光焊接工艺制造技术

本发明专利技术涉及扁铜线电机定子激光焊接的加工领域，公开了一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，步骤一：焊接前需要将扁铜线表面的绝缘漆膜去除掉；步骤二：伺服轴将扫描焊接头移动到扁铜线的焊接位置；步骤三：视觉系统依次将所有待焊接位置拍照，并分析处理给出焊接坐标，引导扫描焊接头依次焊接所有焊点；步骤四：采用环光激光器焊接，聚焦后的中心和外环光束同时照射在焊接端面上；步骤五：扫描焊接速度250

【技术实现步骤摘要】
一种扁铜线电机定子激光焊接工艺


[0001]本专利技术涉及扁铜线电机定子激光焊接的加工领域，尤其涉及一种扁铜线电机定子激光焊接工艺。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车行业的进一步发展，市场对驱动电机功率密度的要求也进一步提升，扁铜线电机定子由于其铜线扁平的特点，相比传统绕线电机，在相同功率下可以获得更小的体积，在相同的体积下可以获得更高的功率，因此成为下一代新能源驱动电机的发展方向，扁铜线电机定子顾名思义，是由扁平的铜线折弯后插进定子铁芯内，将未折弯的端部经过扭头、切平，使两两之间配对，再经过焊接形成电流回路。
[0003]现有的扁铜线电机定子激光焊接方法多为采用单光束多模100μm芯径、波长1030
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1090nm的激光器进行焊接，由于单光束多模激光器的光斑直径较大，能量密度较低，导致焊接时很难形成匙孔，由此需要输入更高的能量，进而导致扁铜线绝缘漆膜长时间受热破损；另外焊接过程形成匙孔后，匙孔内的金属蒸汽向外喷发时产生大量的飞溅物，这些飞溅物散落在定子绕组内可能会导致电机绝缘失效，中国专利：一种电机线圈扁铜线的激光焊接方法，授权公告号：CN113878231A，申请公布日：2022年1月4日，实现了两根扁铜线高效、无飞溅的焊接，由于红外功率的大幅下降，设备成本得到降低，同时降低了漆包层的损伤风险，提高电机产品性能，但是该工艺是先进行蓝色激光工作，然后进行红外激光工作，程序控制复杂，并且工艺调试复杂，使用低功率的蓝色激光和红外激光，以热传导的方式焊接，整体输入功率较低，加工时间长，因此需要设计一种扁铜线电机定子激光焊接工艺来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术采用了一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，步骤一：焊接前需要将扁铜线表面的绝缘漆膜去除掉；步骤二：伺服轴将扫描焊接头移动到扁铜线的焊接位置；步骤三：视觉系统依次将所有待焊接位置拍照，并分析处理给出焊接坐标，引导扫描焊接头依次焊接所有焊点；步骤四：采用环光激光器焊接，聚焦后的中心和外环光束同时照射在焊接端面上；步骤五：扫描焊接速度250
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500mm/s，扫描轨迹为椭圆形、方形或跑道形；步骤六：铜材吸收中心光束的激光形成焊接匙孔，外环光束将中心光束形成的匙孔的开口扩大，使匙孔内产生的金属蒸汽更容易向外喷发，减少了动态熔池的过度动荡，可以有效抑制飞溅的产生；步骤七：随着激光的持续扫描照射，整个焊接端面的铜材熔化形成熔池；步骤八：激光出光完毕，熔池逐步冷却形成焊点，停止出光。
[0005]本专利技术的进一步改进在于：步骤一中，焊接扁铜线的材质为铜材，单根pin线端面尺寸为3.8*1.7mm。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：步骤一中，整个焊接端面尺寸为3.8*3.4mm，绝缘漆膜去除的长度为8mm。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：步骤一中，使用夹具将待焊接的两根pin线对齐、夹紧和切平，配合间隙＜0.5mm，配合左右错位＜0.5mm，以确保焊接时激光不会烧伤绕组间的漆膜，并获得焊接后较好的焊点外观。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：步骤四的中心功率设定为最大为3000
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4000w，外环功率设定为最大为2000
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4000w，并在20ms内以400mm/s的速度扫描运动，从中心和外环最大功率的20%爬升到100%，扫描轨迹为1.8*1.6mm的方形。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：步骤八中，整个出光时间为100ms
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5ms，完成对该扁铜线的焊接过程。
[0010]本专利技术的有益效果：1. 本专利技术的芯径50μm、最大功率4000w的中心光束和芯径150μm、最大功率4000w的外环光束（均为红外激光）同时工作，中心光束在焊接时形成匙孔，同时加上外环光束的照射作用，可以将中心光束形成的匙孔的开口扩大，使匙孔内产生的金属蒸汽更容易向外喷发，减少了动态熔池的过度动荡，可以有效抑制飞溅的产生；激光光束控制过程方便，便于工艺调试；2. 本专利技术的中心光束（≤4000W）由于高功率密度在焊接时形成匙孔，匙孔内发生“菲涅尔吸收”来吸收激光，但此时由于匙孔开口较小容易飞溅，需要外环光束（≤4000W）将匙孔开口扩大，进而降低飞溅；这种是深熔焊的方式；使用8000W的高功率激光，以深熔焊的方式焊接，输入功率是现有技术的4~6倍，加工时间较短，效率高，对铜线绝缘层造成的热损伤较小。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的环形激光束的示意图；图2为本专利技术的单光束匙孔和环形光束匙孔示意图；图3为本专利技术的扁铜线电机激光扫描焊接系统的示意图；图4为本专利技术的圆润饱满的焊点外观的示意图。
具体实施方式
[0012]本专利技术提供了一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现，特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围，本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。
[0013]本专利技术提供了一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，焊接扁铜线的材质为铜材，单根pin线端面尺寸为3.8*1.7mm，即整个焊接端面尺寸为3.8*3.4mm，绝缘漆膜去除的长度为8mm。
[0014]焊接前需要将扁铜线表面的绝缘漆膜去除掉，使用夹具将待焊接的两根pin线对齐、夹紧和切平，配合间隙需要＜0.5mm，配合左右错位需要＜0.5mm，以确保焊接时激光不会烧伤绕组间的漆膜，并获得焊接后较好的焊点外观。
[0015]伺服轴将扫描焊接头移动到焊接位置，视觉系统依次将所有待焊接位置拍照，并
分析处理给出焊接坐标，并引导扫描焊接头依次焊接所有焊点。
[0016]聚焦后的中心和外环光束同时照射在焊接端面上（如图3所示），中心功率设定为最大3000
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4000w，外环功率设定为最大2000
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4000w，并在20ms内以400mm/s的速度扫描运动，从中心和外环最大功率的20%爬升到100%。扫描轨迹为1.8*1.6mm的方形。
[0017]铜材吸收中心光束的高能量密度的激光很快形成焊接匙孔，液态的熔池对1030
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1090nm波长的激光吸收率从固态的2%左右提高到20%以上。同时外环光束将中心光束形成的匙孔的开口进一步扩大，使匙孔内产生的金属蒸汽更容易向外喷发，减少了动态熔池的过度动荡，可以有效抑制飞溅的产生。
[0018]随着激光的持续扫描照射，该过程约100ms，熔池的面积和深度迅速变大，将整个焊接端面的铜材都逐渐熔化形成一个圆润饱满的熔池。之后激光功率在30ms内从中心和外环最大功率的100%降低到30%左右。
[0019]最后激光停止出光，整个出光时间约为150ms，熔池逐步冷却形成焊点，完成对该扁铜线的焊接过程，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，其特征在于：步骤一：焊接前需要将扁铜线表面的绝缘漆膜去除掉；步骤二：伺服轴将扫描焊接头移动到扁铜线的焊接位置；步骤三：视觉系统依次将所有待焊接位置拍照，并分析处理给出焊接坐标，引导扫描焊接头依次焊接所有焊点；步骤四：采用环光激光器焊接，聚焦后的中心和外环光束同时照射在焊接端面上；步骤五：在步骤四中所述的焊接端面上采用扫描焊接，扫描焊接速度250
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500mm/s，扫描轨迹为椭圆形、方形或跑道形；步骤六：铜材吸收中心光束的激光形成焊接匙孔；步骤七：随着激光的持续扫描照射，整个焊接端面的铜材熔化形成熔池；步骤八：激光出光完毕，熔池逐步冷却形成焊点，停止出光。2.根据权利要求1所述的一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，其特征在于：步骤一中，焊接扁铜线的材质为铜材，单根pin线端面尺寸为3.8*1.7mm。3.根据权利要求2所述的一种扁铜线电机定子激光焊接工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高硕，丁铂，苏金松，于建兵，徐海锋，
申请(专利权)人：卡门哈斯激光科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：