CN113878231A - 一种电机线圈扁铜线的激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机线圈扁铜线的激光焊接方法，属于油烟冷却装置技术领域，为解决现有电机线圈扁铜线焊接采用红外激光进行焊接需要用到大功率激光器导致的设备的问题而设计。包括：使扁铜线端面迅速升温达到材料熔点，表面开始形成液态熔池。此时再增加两束高功率密度的红外激光分别位于两根扁铜线端面上形成液态熔池区域，液态熔池吸收红外激光后稳定无飞溅的快速扩大，直至形成在两扁铜线上的熔池合二为一，激光停止出光，合并的熔池逐渐冷却形成焊点，完成两扁铜线的高效且无飞溅的焊接。本发明实现两根扁铜线高效、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。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车电机生产领域，具体涉及一种电机线圈扁铜线的激光焊接方法。
随着新能源汽车行业的进一步发展，对新能源汽车电机的功率密度的要求也进一步提升，为了达到小型化、高速化的发展，扁线电机是未来驱动电机的主要发展方向。扁线电机顾名思义就是定子绕组中采用扁铜线，先把绕组做成类似发卡一样的形状，穿进定子槽内，再在另外一端把发卡的端部焊接起来。现有的扁铜线激光焊接方法为采用红外激光进行焊接，由于铜材对于红外激光的吸收率极低，焊接需要用到大功率激光器，导致设备成本较高，大功率焊接投入热量较高，极易损伤扁铜线漆包层，同时焊接过程中飞溅较大，飞溅物散落在电机内部导致性能降低。
发明内容
综上所述，本发明主要的目的是为了解决现有的电机线圈扁铜线焊接采用红外激光进行焊接需要用到大功率激光器导致的设备成本问题，以及焊接过程中易损伤扁铜线漆包层以及焊接过程易形成焊接飞溅导致电机性能下降的技术问题，而提供一种电机线圈扁铜线的激光焊接方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电机线圈扁铜线的焊接方法，该方法是先通过夹具使两根经过预处理的扁铜线整齐贴合，然后先用蓝色激光照射至两扁铜线端面中心位置，使扁铜线端面迅速升温达到材料熔点，表面开始形成液态熔池。此时再增加两束高功率密度的红外激光分别位于两根扁铜线端面上形成液态熔池区域，液态熔池吸收红外激光后稳定无飞溅的快速扩大，直至形成在两扁铜线上的熔池合二为一，然后激光停止出光，合并的熔池逐渐冷却形成焊点，完成两扁铜线的高效且无飞溅的焊接。
所述扁铜线材质为铜材，端面尺寸为2*3mm。
所述经过预处理的扁铜线是指经过端面整平，以及焊接区域漆包层激光清洗后的扁铜线。
所述蓝光激光的波长为430～470nm，激光器额定最大功率≥500w。
焊接开始时，首先蓝色激光照射在两根扁铜线端面的中心，由于铜材对于蓝色激光的吸收高达50％以上，扁铜线迅速吸收蓝色激光能量形成液态熔池，该过程通过热传导的方式进行，熔池极为稳定，无飞溅产生。但此时熔池分别形成于两根扁铜线上，宽度和深度均较小，无法构成足够的熔池流动性使两熔池结合。
在形成液态熔池之后，再增加两束高功率密度的红外激光分别作用于两根扁铜线上的熔池表面，液态熔池对于红外激光的吸收率已经由固态的2％左右上升至20％左右，此时只需较小的功率即可形成焊接匙孔，增加熔池宽度及深度。由于红外功率的降低避免了熔池的过度沸腾，有效抑制飞溅的产生。熔池稳定增大后开始产生熔池流动，使分别位于两根扁铜线上的熔池合二为一，结合为一个完整的熔池。
所述红外激光的波长为1030～1090nm，激光器额定最大功率≥1000w。
结合为完整的熔池后，激光停止出光，熔池冷却形成焊点。
采用所述技术方案，与现有技术方案相比，本发明所产生的有益效果为：实现两根扁铜线高效、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。
附图说明
图1是部分金属(含铜材)在常温下不同激光波长对应吸收率的示意图；
图2是蓝色激光+双光束红外激光焊接扁铜线的焊缝示意图。
具体实施方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不会构成任何限制
本发明电机线圈扁铜线的激光焊接方法的发明点在于：如图1所示，铜材在常温下对蓝色激光(430～470nm)吸收率远高于红外激光(1030～1090nm)，因此以蓝色激光作为焊接光源能大幅提高能量利用率以及焊接过程的可控性。
焊接开始前，首先要用焊接夹具将两根端面整齐，焊接区域经过激光清洗去除掉漆包层的扁铜线整齐贴合，贴合间隙需要≤0.5mm，保证熔池能够填充该间隙达到熔池结合的效果。
进一步的，运动轴带动激光出射单元移动至焊接位置，此时蓝色激光聚焦后的焦点光斑正好处于两扁铜线贴合后的端面中心。
进一步的，蓝色激光开始触发出光，蓝色激光经传输后聚焦至扁铜线端面表面，扁铜线吸收蓝色激光的能量迅速升温熔化，形成液态熔池。此时熔池分别位于两根扁铜线上，形状呈半圆形。
进一步的，红外激光开始触发出光，两束红外激光经光学系统传输分别照射到两根扁铜线的液态熔池上。
进一步的，初始的液态熔池吸收红外激光的能量形成焊接匙孔，熔池宽度和深度迅速变大，熔池流动性增加，然后位于两根扁铜线上的熔池合二为一，合并为一个完整的熔池。
进一步的，激光停止出光，熔池冷却形成焊点，完成扁铜线的焊接。
利用蓝色激光+双点红外激光焊接电机线圈扁铜线时，焊接过程熔池极为稳定，无明显波动，无飞溅产生，焊缝较为平整，一致性良好。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换，扁铜线其他规格尺寸可通过调整焊接功率达到相似或等同效果。
Claims (8)
1.一种电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于，先通过夹具使两根经过预处理的扁铜线整齐贴合，然后先用蓝色激光照射至两扁铜线端面中心位置，使扁铜线端面迅速升温达到材料熔点，表面开始形成液态熔池。此时再增加两束高功率密度的红外激光分别位于两根扁铜线端面上形成液态熔池区域，液态熔池吸收红外激光后稳定无飞溅的快速扩大，直至形成在两扁铜线上的熔池合二为一，然后激光停止出光，合并的熔池逐渐冷却形成焊点，完成两扁铜线的高效且无飞溅的焊接。
2.根据权利要求1所述的电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于，所述扁铜线需要经过预处理，预处理内容为扁铜线端面整平，以及焊接区域漆包层激光清洗。
3.根据权利要求1所述的电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于，所述扁铜线需要整齐贴合，贴合间隙≤0.5mm。
4.根据权利要求1所述的电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于，蓝色激光先进行工作，使两扁铜线端面的表面各形成半圆形的液态熔池。
5.根据权利要求4所述的电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于蓝色激光波长为430～470nm，功率≥500W，光斑直径≥1mm。
6.根据权利要求1所述的电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于，蓝色激光在两扁铜线端面形成液态熔池后，两束红外激光分别照射至两扁铜线端面的半圆形液态熔池上，液态熔池吸收光纤激光稳定且无飞溅的快速扩大，直至两熔池合二为一。
7.根据权利要求6所述的电机线圈扁铜线的激光焊接方法，其特征在于，所述红外激光波长为1030～1090nm，两束红外激光功率比例为1：1，两束红外激光总功率≥1000W，两束红外激光间距≥0.6mm。
8.根据权利要求1所述的电机扁铜线焊接方法，其特征在于，所述扁铜线的材质为铜，端面尺寸为2*3mm。
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