驅動電機是新能源汽車的核心部件之一。為了實現(xiàn)更高的電機效率，目前新能源車驅動電機的設計多傾向于使用一種扁線來替代傳統(tǒng)圓線充當繞組。這種硬質不易彎曲的銅線，因“U”型外觀而被稱為“發(fā)卡”（Hairpin）。

■圖片來源：相干公司

在組裝過程中，首先會將各個銅制發(fā)卡繞組裝載到定子槽中。然后，將相鄰銅制發(fā)卡繞組的末端焊接在一起，實現(xiàn)電路連接。在焊接完整個電機后，像傳統(tǒng)電機的繞組一樣，所有發(fā)卡將形成一條較長的絞合導線。

■銅制發(fā)卡繞組

對于汽車應用而言，能夠實現(xiàn)極少焊接飛濺和良好電接觸的穩(wěn)定工藝窗口至關重要。在這里，相干公司使用了能夠獨立控制環(huán)形光束功率和中心光束功率的HighLight FL-ARM可調節(jié)環(huán)形光斑模式光纖激光器。

■HighLight FL-ARM可調節(jié)環(huán)形光斑模式光纖激光器

激光聚焦在兩個相鄰的銅線上。在這種情況下，光束無需振蕩或“擺動”。兩條光束可同時開啟。銅的溫度越低，能夠吸收的激光就越少。因此，最初只有中心點區(qū)域的銅才能熔化（即使中心光束和環(huán)形光束的功率相同，但較小中心光束的功率密度要高得多）（圖2a）。初始熔池形成后，周圍材料的溫度升高，環(huán)形光束的功率也因此被更強烈地吸收（圖2b）。

■高速攝像機：中心光束的吸收情況和環(huán)形光束的吸收情況（圖片來源：相干公司）

通過使用可調節(jié)環(huán)形光斑模式光纖激光器，從而實現(xiàn)了對熔池狀態(tài)的精準控制，減少焊接中的飛濺和氣孔，有效提高了焊接質量。同時也避免了變形和縮短了焊接時間，真正實現(xiàn)了完美的焊接。

我們開發(fā)的激光工藝能夠在0.1秒左右的時間完成焊接，遠低于常規(guī)要求的時間范圍。經高速成像驗證，與普通單點激光器相比，HighLight FL-ARM激光器在焊接銅時產生的飛濺極少。電導率測試顯示，最終形成的焊縫滿足要求。

■焊接后的銅制發(fā)卡繞組

與傳統(tǒng)光纖激光器焊接方法不同的是，HighLight FL-ARM可調節(jié)環(huán)形光斑模式光纖激光器在焊接銅制發(fā)卡時具有顯著優(yōu)勢：如高速焊接，加工效率高；熱影響區(qū)域小，母材變形小；焊接強度高，成品質量優(yōu)異；焊縫小，成品外觀好。

時間就是金錢，無論是生產、檢查部件所用的時間，還是返工耗費的時間，都意味著高昂成本。因此，需要能夠實現(xiàn)精確和高速加工的激光器和子系統(tǒng)，確保一次性、迅速地完成加工任務，并且極大程度地提高產量并降低成本。視覺定位系統(tǒng)能精準控制聚焦激光光束和銅質發(fā)卡繞組的位置，提高成品率。