隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的逐年發(fā)展，電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量爆發(fā)式增長，對高性能電機(jī)的需求也越來越大,扁線繞組以其相比圓線繞組具有的獨(dú)特優(yōu)勢獲得了快速發(fā)展，成為新能源汽車電機(jī)研究與發(fā)展的熱點(diǎn)方向。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)是新能源汽車核心部件之一，Hairpin電機(jī)，顧名思義，就是"發(fā)卡"電機(jī)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)從傳統(tǒng)的圓漆包線結(jié)構(gòu)變成扁銅線結(jié)構(gòu)時(shí)，定子繞組的形狀也變了，變得像發(fā)卡。在制造定子時(shí)，先把繞組做成像發(fā)卡一樣的形狀，再穿進(jìn)定子槽內(nèi)，從另一端穿出，并將發(fā)卡的端部焊接起來。

Hairpin電機(jī)以其小尺寸、高槽滿率、高功率密度、良好NVH 性能、熱傳導(dǎo)和散熱性能等性能優(yōu)勢，以及耗材成本降低的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，在新能源汽車中的應(yīng)用不斷增加，預(yù)計(jì)2025年中國扁線電機(jī)滲透率將達(dá)70%-80%。（數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)）

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)有的焊接方式主要有激光焊或氬弧焊,這兩種方法均是通過瞬間高溫將銅熔化而形成焊點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)繞組的電氣連接。同時(shí)也有其他企業(yè)采用CMT冷焊或其他焊接方法。

HairPin焊接方式對比 

激光焊接的優(yōu)勢：光束能量密度集中、加熱效率高、焊接速度快，因此母材的變形小，非熔化區(qū)金屬受熱影響小，焊接強(qiáng)度高，能滿足各項(xiàng)電機(jī)指標(biāo)要求。

激光與銅的相互作用  

激光與銅材料相互作用大致可以分為三個(gè)階段：第一階段，材料對激光的吸收率較低，為加熱階段；第二階段，隨著材料的溫度升高，對激光的吸收率升高，為材料的熔化階段；第三階段，材料的溫度繼續(xù)升高，對激光的吸收率繼續(xù)升高，達(dá)到熔池的建立及擴(kuò)展效果，這一階段直接影響著焊縫的寬度及深度，即影響焊接的強(qiáng)度。

扁銅線材料為紫銅，紫銅在激光焊接中屬于比較難焊接的材料，在固態(tài)下對1μm波長的激光初始吸收率僅為5%，達(dá)到熔點(diǎn)之后吸收率瞬間變?yōu)?5%左右，由于吸收率變高輸入熔池的熱量也增加，熔池內(nèi)部反應(yīng)劇烈，焊接飛濺也隨之增加。

Hairpin的焊接難點(diǎn)：1、脆性相   2、氣孔 

01

脆性相

02

氣孔

脆性相與氣孔這兩種焊接缺陷均會(huì)導(dǎo)致Hairpin焊后的拉力測試不達(dá)標(biāo)。

減少或避免缺陷產(chǎn)生的方法：

1

采用小芯經(jīng)或者點(diǎn)環(huán)光斑的激光器，振鏡頭的聚焦/準(zhǔn)直比盡可能小，使得光斑處的能量密度更高，減少焊接缺陷的產(chǎn)生

2

合理優(yōu)化焊接的軌跡和激光能量控制，重熔會(huì)更易產(chǎn)生脆性相

3

可適當(dāng)加入保護(hù)氣，減少銅焊接過程中的氧化，銅的氧化物及銅中雜質(zhì)的氧化物大多數(shù)是在焊縫中以脆性相的形式存在

HairPin激光焊接要點(diǎn) 

1

對發(fā)卡裝配要求高，端子必須整齊一致，拼接靠緊，必要時(shí)采用裁剪工藝修理整齊

2

選對合適的光源和振鏡光學(xué)配比，減少焊接缺陷的產(chǎn)生

3

控制蘑菇頭的尺寸，蘑菇頭太大容易造成焊接過程中熔池下淌，蘑菇頭太小承載的面積不足，造成拉力測試不達(dá)標(biāo)

4

采用氣刀保護(hù)以減少鏡片的損耗

5

采用專用治具，對發(fā)卡進(jìn)行定位

6

兩個(gè)pin角之間的間隙不能太大，否則激光會(huì)燒蝕掉hairpin下端的絕緣層

 PAM系列產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn) 

1

激光器兩種外部控制模式方便客戶應(yīng)用選擇：

① 雙路模擬電壓分別控制激光器"點(diǎn)"和"環(huán)"部分出光功率，可以在工作過程中實(shí)時(shí)變化功率

② 內(nèi)部預(yù)設(shè)"點(diǎn)""環(huán)"能量比例，單路模擬電壓控制整體輸出功率

2

激光器型號款式多樣，選擇靈活：

① 激光器有4kW、6kW、12kW、20kW四個(gè)功率段共計(jì)9款典型配置激光器
 ② 激光器的輸出模式"點(diǎn)"、"環(huán)"和"點(diǎn)-環(huán)共生"三種模式

3

支持EtherCAT總線，低延遲高保真?zhèn)鬏?/p>

4

光電分離設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠

5

自研高效信號合束器和光斑勻化器件，輸出能量功率穩(wěn)定、分布均勻

6

針對焊接軌跡始末"緩升緩降"處理，解決收尾弧坑問題

7

可實(shí)現(xiàn)不同焊接工藝參數(shù)及波形儲(chǔ)存，最高可儲(chǔ)存256組

飛博PAM激光器Hairpin焊接工藝 

中心功率2800W、外環(huán)功率1800W，焊接速度250mm/s，焊接軌跡螺旋線，焊縫外觀形成圓潤的蘑菇頭，均勻一致、無虛焊、拉力達(dá)到要求的力學(xué)性能。

焊接樣件

飛博激光PAM激光器應(yīng)用優(yōu)勢

飛博PAM 4000/2000激光器

飛博激光PAM點(diǎn)環(huán)能量可調(diào)激光器是專門針對新能源領(lǐng)域研發(fā)的新產(chǎn)品，外環(huán)能量在焊接時(shí)可以對材料表面起到預(yù)熱的作用，可以增加材料對中心能量的吸收率，從而降低整體焊接功率，減小輸入熔池的熱量，起到抑制飛濺的作用；同時(shí)外環(huán)在熔池建立時(shí)能形成一個(gè)大熔池，可以起到穩(wěn)定匙孔的作用，有效減少焊接缺陷，提高焊接質(zhì)量。

因此飛博PAM激光器可解決新能源行業(yè)中的白車身、動(dòng)力電池、電機(jī)等焊接伴隨熔融金屬匙孔不穩(wěn)定問題，對抑制飛濺、降低氣孔率、防止裂紋、提高焊縫表面質(zhì)量等應(yīng)用效果顯著，可以滿足電池、電機(jī)生產(chǎn)的工藝要求；采用飛博這款YDFL-4000/2000-PAM點(diǎn)環(huán)能量可調(diào)激光器，可通過調(diào)節(jié)激光器的點(diǎn)功率和環(huán)功率以及搭配焊接系統(tǒng)中的曲線異化等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)螺旋式實(shí)心圓焊縫，使Hairpin焊點(diǎn)形成圓潤的蘑菇頭，有效增加兩個(gè)pin腳處的結(jié)合強(qiáng)度，提高焊縫質(zhì)量