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扁线电机Hair-pin/X-pin/Umini-pin激光焊接系统

扁线电机Hair-pin、X-pin、Umini-pin激光焊接解决方案:目前主流的扁线绕组形式Hair-pin 、X-pin、Umini-pin等,其中Hair-pin相对占比更高。绕组的端部焊接需保留直线段来保障焊接工艺完成。一般需留有8mm以上的长度,由于端部直线段并未提供扭矩,仅作为连接使用,因此在一定程度上制约了扁线电机小型化的继续提升。近年来各家设备商,主机厂都开始着手研究降低扁线绕组的端部高度,各种短pin开始冒出,这其中X-pin绕组的发展尤为突出。
扁线电机激光焊接
X-pin之所以被外界说的那么好,是因为其端部高度可以达到波绕一样的端部高度,但是它的可制造性又可以达到Hair-pin的可制造性,只是工艺上会有一些差别,X-pin取消直线段后,对于扭线的要求就更高了,扭线精度直接影响到后续的整形过程,如果扭线精度不够,会使整形变得困难;反之,如果整形不到位,则会造成线与线之间的距离过大,从而影响焊接的质量。之前保留直线段的原因是因为在扁线电机的绕组端部焊接过程中,一般都使用的激光焊接。这种方法的优点是可以精确控制焊接的能量,以确保焊点的质量和可靠性。
然而,在焊接过程中,如果没有足够的直线路段,那么高温的激光会对附近的漆包线造成损害,破坏其绝缘层。这样会导致电机的电气性能下降,并导致短路或其他故障的发生。因此,在设计扁线电机的绕组时,需要考虑到这一点,并为焊接过程预留足够的直线路段,以便于进行安全可靠的焊接操作。现在之所以可以取消这部分直线段的原因主要是激光焊接技术的完备。
卡门哈斯的X-pin激光焊接方案提出了一种兼容性解决方案,使用同一台焊接机来兼容X-pin和Hairpin的焊接需求。通过使用特定的激光器,以及相应的焊接头和识别系统,实现了这两种不同线型的焊接,甚至在某些指标上优于传统方法。卡门哈斯激光针对扁线焊接定向开发了2D视觉系统CHVis_HP 和3D视觉系统CHVis_XP.2D视觉系统CHVis_HP的拍照范围大:采用同轴视觉,单次拍照范围为80*55mm,每次可拍3-4槽,48槽的定子拍照只需6s.产品类型:Ф220产品,pin线裸铜尺寸3.8*1.8mm,48槽*8层共192个焊点激光器:4000/4000W(50/150μm)总节拍:拍照+焊接节拍<35s.3D视觉系统CHVis_XP应用于X pin电机检测倒角、间隙、高低差更有优势:
一、Hairpin激光焊接方案
CHVis_HP视觉系统通过检测pin线装夹后的间隙、左右错位、夹角和面积等来料状态,实施合规性检查。每个焊点可自动调用多套视觉算法,确定引导坐标;通过多种合规性检查,对每个引导坐标进行准确性判断;对偏差pin线自动识别,并调用相应的参数进行焊接。
间隙处理工艺
批量生产时,所有焊点由夹具一次性夹紧,会有部分焊点夹不紧存在间隙。卡门哈斯激光通过使用跳焊轨迹可以兼容一定程度的间隙,一般为0.1-1mm,进而可以提高一次焊接的合格率。
二、X pin激光焊接方案
X pin激光焊接的主要难点以及应对方案:
2.1、过流面积要尽可能大;
应对方案:
①优化焊接轨迹和能量;
②控制来料高低差、重合长度
可实现:过流面积>70%-80%单根pin截面积;剪切力>500N.
2.2、容易漏光;
应对方案:
①控制激光束的穿透能力
②优化贴合面的焊接轨迹
③控制来料重合长度
2.3、漏光当站不易发现;
应对方案:
①通过过程监测系统检测:背反光信号、红外信号、等离子体信号,来检测漏光的发生2.4、视觉引导困难;焊点低于工装,光线不易打进去;焊接面没有清晰的切面;扭头后存在高低差。(如下图)应对方案:
①使用3D视觉检测高低差、引导焊接
三、兼容Hairpin & Xpin激光焊接方案
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