Lasery CO₂ kombinované s lasery UV pevného stavu berou svařování motoru elektrického vozidla do nových výšin
Výrobci elektrických vozidel jsou pod rostoucím tlakem na optimalizaci operací, snížení nákladů a zlepšení kvality produktu . Toto úsilí je rozhodující pro nezbytné rozšíření podílu na trhu s elektrickým vozidlem, zejména na trhu s vysokým objemem, který je vysoce citlivý na celkové náklady na vlastnictví (TCO) a vozidla s palivem a vozidla s palivem)
Jednou z klíčových příležitostí pro optimalizaci výroby motoru elektrického vozidla je svařování vinutí vlásenky, proces, který je rozhodující pro spolehlivost a výkon motorických motorů . Tradiční metody mechanického izolace, které se často zkrátí, což vede k zpracování neefektivnosti, jako je povrchové opotřebení, a delay výroby, které zvyšují náklady a ovlivňují spolehlivost procesu . {. . .
Laser stripping and cleaning offers a transformative alternative that overcomes the limitations of mechanical stripping while achieving superior results at a lower overall cost. This article describes Coherent's innovative two-step process that combines CO2 lasers with ultraviolet (UV) lasers to produce clean, weld-ready hairpin windings. The data presented show that this method provides a new, Nákladově efektivní způsob, jak výrobci elektrických vozidel dosáhnout vyšších kvalitních svarů motorů .
The windings in electric vehicle motors are typically made from a single copper wire. These copper wires are bent into a "U" shape (hence the name "hairpin winding") and then placed into an assembly. Next, the ends of adjacent hairpin windings need to be welded together to achieve an electrical connection and form a single continuous winding. In addition, some Alternativní návrhy používají kontinuální plochý drát, který je vytvořen do zvlněného vzoru (nazývaného vinutí vlny nebo vinutí ve tvaru písmene S) a poté vloží do slotů statoru před svařováním .
Všechny elektrické motory mají vinutí s izolací . V klikatých motorech, musí být izolace silnější a silnější, aby vyhovovala jejich kompaktnímu designu a požadavky na vysoké napětí, které jsou obvykle vyžadovány u elektrických vozidel .
Před svařováním musí být z obou konců každého vinutí vlásenky odstraněno malé množství izolace . To je důležité pro zajištění vysoce kvalitního elektrického a mechanického připojení .
Tradičně byl tento úkol splněn hlavně pomocí mechanických metod, ale existují také jednostupňové laserové procesy používající pulzní lasery s infračerveným (1μm) . Mechanické stripování zahrnují používání řezného nástroje k přímému kontaktu s povrchem drátu, aby se škrábaly od izolace ., zatímco tyto metody byly po mnoho let standardní, což představuje významné výzvy v produkci, které jsou po mnoho let, představují významné výzvy v elektrickém nástroji, což je po mnoho let, což je přímé výzvy v produkci, které jsou v přímém kontaktu s rychlým výzev, v přímém kontaktu s rychlým významy, které jsou po mnoho let prezentovány, v přímém kontaktu s povrchem drátu v oblasti, které jsou po mnoho let prezentovány, v přímém kontaktu s povrchem drátu, aby se v průběhu výrazného vynaložily. vozidla .
Například fyzický kontakt požadovaný pro mechanické odivování může seškrábat vrstvu mědi z vinutí závody a ponechat texturovaný povrch, který může způsobit mezery mezi problémy s vinutím a problémy s komponenty, ohrožující integritu a konzistenci svařovacího . Kromě toho, že mechanické nástroje se mohou opotřebovat, které se mohou opotřebovat, což může opotřebovat, a to potenciální výrobu}}}}}}}} {}}}} {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} jsou zhoršeny pomalou rychlostí procesu, což ztěžuje uspokojení potřeb vysokého objemu výroby elektrických vozidel s vysokým objemem .
Lasery lze použít pro širokou škálu odstraňování materiálu, včetně izolačního stripování . V aplikacích pro stripování izolace, laserové stripování poskytuje následující výhody:
- Lepší kvalita svaru: Zajišťuje čistý povrch pro optimální kvalitu svaru a zároveň zcela odstraní izolaci bez poškození měděného drátu .
- Snižte údržbu a prostoje vybavení:Není eliminováno žádné opotřebení nástroje a žádná možnost zaseknutí stroje, což zajišťuje nepřetržitý výrobní proces .
- Zvýšit produkční produkci:Nepřetržité stripování při krmení drátu zlepšuje účinnost výroby .
- Zvýšená konzistence:Bez opotřebení nebo kontaktu je laserové obrábění stabilním a opakovatelným procesem .
Je zřejmé, že laserové obrábění může vést ke zlepšení procesů ., ale skutečná otázka zní: „Který laser je nejlepší použít?“ Jinými slovy, z mnoha možných laserových zdrojů a implementací, které by mohly být použity k provedení tohoto procesu, který z nich nabízí nejlepší rovnováhu s vysokou kvalitou, vysokou rychlostí a nízkými náklady na aplikace s vysokým objemem EV pro výrobu motoru?
Se širokým portfoliem průmyslových laserů byl Coherent schopen objektivně prozkoumat tuto aplikaci pomocí různých laserů bez přirozené preference pro jednu technologii nad druhou .
Ve skutečnosti, namísto nalezení jednoho laseru, který byl nejlepší pro izolaci stripování vlásenky, vyvinul koherentní proces duálního laseru k dosažení optimalizovaných výsledků strippingu . Tento přístup poskytuje zákazníkům nejlepší předsvěcenou povrchovou kvalitu, která je dnes dostupná v nejúčinnějším způsobem, nejvíce nákladově efektivním způsobem, nejvíce nákladově efektivnějším způsobem, který je nejvíce efektivnějším způsobem, který je nejvíce efektivnějším způsobem, který je nejvíce efektivnějším, single, který je k dispozici. Process .
Jednostupňové laserové stripování je kompromisem mezi absorpcí povlaku a podkladovou absorpcí mědi . Infračervená vlnová délka vlákna laseru poblíž 1 μm se snadno absorbuje povlakem, což vede k tvorbě tepla na rozhraní, a natvářením čisticích částic {{3}|Navíjení a může zasahovat do systému, což způsobuje časté prostoje při čištění . Kromě toho, že laserový laserový laserový infračervený paprsek nemůže úplně odstranit zbytky polymeru z měděného povrchu . může roztavit povrch mědi a vystavit měděnou polymerní komponenty, jako je měď, který se může roztavit měděnou povrchem, který by mědil polymerní povrch. Naopak ovlivňuje následnou kvalitu svaru .
Koherent's Dual-Laser na bázi přípravy vinutí vlásenky Dvoustupňové proces zahrnuje:
Tento typ laseru se používá pro rychle odstranění většiny izolační vrstvy se středním výkonem CO2 laser k rychlému odstranění většiny izolační vrstvy . je vhodný pro vysoce výkonné odstranění nekovového materiálu .
Poté se používá k odstranění všech izolačních zbytků, které jsou přítomny ., to poskytuje čistý povrch pro svařování . krátké vlnové délky UV pevných stavů, které je zvláště efektivní, a je zvláště efektivní v odrůdě, ostatním organickém zpracování, a to je obzvláště efektivní, a je to zvláště efektivní, což je zvláště efektivní v odrůdě, dalším zpracováním materiálu, a je to zvláště efektivní, a obzvláště efektivní v odrůdě, dalším organizačním zpracováním, a zvláště efektivní v odrůdě materiálů, ostatních organizačních materiálů, a je zvláště efektivní při odměňování materiálů, a je zvláště efektivní při odrůstách, a jiných vlnových a jiných organizačních materiálech a obzvláště vlnové délce, a je to obzvláště efektivní, což je obzvláště efektivní, a je to obzvláště efektivní, což je obzvláště účinné. měď .
For the first step of the bulk stripping process, Coherent's J-5-10.6μm laser proved to be an ideal source. Although a variety of different materials are used in the hairpin winding insulation layer (including polyimide, polyetherimide, polyester, polyesterimide, polyamide, polyetheretherketone, epoxy resin, and various fluoropolymers), all of these materials strongly Absorbujte 10 {. 6 μm výstupní vlnové délky . Navíc pro všechny tyto materiály je rychlost absorpce při 10,6 μm vyšší než u Coherent's Other Dostupné vlnové délky CO2, jako je 9,4 μm a 10,2 μm.
Coherent's J -5-10.6 μm Laser má také ideální praktické vlastnosti . Je to zcela uzavřený, pulzovaný laser CO2 s průměrnou silou více než 400 W, což znamená, že může provádět vysoce výkonné odizolovací operace ., jeho samostatně se vyskytuje . . {., což je pro integraci . . . ..}..}....
Pro druhý krok, konečný proces čištění, Coherent's Avia LX 355-30-60 Představil správnou kombinaci výstupních parametrů . Jedná se o frekvence-tripled, dioda-pumpus, pevným laserem, který vydává 30w průměrného výkonu na 355nm . nejdůležitější je, že to podporuje na 300khz a na 300khz a platí. Energie až do 500 μj . To mu umožňuje provádět vysoce přesné ablace při rychlostech potřebných pro tuto aplikaci .
Avia LX 355-30-60 Je také navržen pro snadnou integraci . a integruje Coherent's PureUv ™ Active Laser Cleaning Engine pro mimořádně dlouhou životnost a bezúdržbový provoz .
Laboratoř koherentních aplikací zkoumala mnoho různých procesů před usazením na dvoustupňové kombinaci popsané výše . Různé lasery byly zkoumány jednotlivě a v kombinaci, včetně laserů CO2, nanosekundové pulzní infračervené vlákniny, a jakmile byly nejvíce prominuté lasery a vtipci v plné analýzách a vtipci a vtipci v plné analýzách a nejvíce včasné lasery a nejvíce prominující lasery a nejvíce zacházející s lasery a vtištěmi. Byly identifikovány zdroje, byly optimalizovány specifické parametry procesu .
V rámci testování byla k analýze povrchové chemie použita rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS), aby se charakterizovala a kvantifikovala obstranci . V této fázi bylo v tomto stádiu, že koherentní, že dvoustupňový laserový stripovací proces (co2 laser kombinovaný s uv laserem) byl nejúspěšnějším způsobem, jak odstranit veškerou zbytku, z mědiného povrchu {
Série fotografií na obrázku 3 porovnává různé techniky stripování pomocí laserů CO2, laserů nanosekundové infračervené vlákna (FL) a nanosekundové lasery s pevným státem . v horní řadě fotografií je v dolní řadě a v dolní řadě, v polyetheretherethetone) .}}}}. ~}}}}}}}.. {4} {4} {4} {4}... Oba případy kombinace laseru a UV laseru CO2 poskytla nejlepší výsledky . To bylo také potvrzeno skutečnými svařovacími pokusy .
Nejdůležitější metrikou je samozřejmě kvalita svaru získaná po procesu stripování izolace . Obrázek 4 ukazuje řadu rentgenových obrazů vinutí vlásenky po svařování . To znamená, že dva kroky (laser CO2 laser + UV laser) může nakonec dosáhnout lepšího kvalitního svaru {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Minimalizuje poréznost svaru odstraněním zbytků polymeru na povrchu před svařováním . Je dobře známo, že polymerní zbytky obsahují vodík, uhlík a další organické prvky, které mohou vstoupit do roztaveného fondu, když se během tekutiny během procesu svařovacího turné mohou ovlivnit, což může ovlivnit mechanické a elektrické vlastnosti .
