随着电气设备对功率密度和空间效率的要求日益严苛,常规圆线漆包线在高电流承载和紧凑型设计场景中逐渐显露局限性,漆包铜扁线逐渐成为主流,成为高端电力电子的新一代导体解决方案。
漆包线应用背景:电力电子的“神经脉络”
漆包线(Enameled Wire)作为电力传输与信号传递的核心载体,通过表面绝缘漆层实现导体间的电气隔离,广泛应用于传统的家电电机、变压器绕组、继电器线圈等,满足基础电磁转换需求;在新能源产业中,被应用在电动汽车驱动电机、光伏逆变器、储能系统等,承载高功率密度与高效能量传输使命。
漆包线从形状截面来说可分为常规圆线漆包线和漆包铜扁线。相较于常规圆线漆包线,漆包铜扁线采用矩形截面紧密排列,槽满率较圆线提高,大大提升了空间利用率,可帮助实现电机的小型化;散热性能也得到优化,其扁平结构增大了表面积,更利于热管理(温升降低15%-20%);同时,电流承载增强,趋肤效应减弱,高频工况下损耗减少。
因此,漆包铜扁线(Enameled Flat Copper Wire)逐渐成为主流,成为高端电力电子的新一代导体解决方案。
然而,漆包铜扁线在焊接时面临着精密与可靠的极限挑战。漆包铜扁线主材为紫铜,对红外激光(1064nm)反射率>90%,能量吸收率低。同时,对热输入控制要求高,扁线薄壁(0.5-2mm)易过热变形,需注意焊接时功率的选择。
其次是焊接工艺要求,必须要达到一定的焊接熔深,才符合产品的焊接强度要求,接触面熔宽一般也要求越大越好,在某项目中,最低要求焊缝面积大于焊接面的80%,以达到过流量和低电阻的要求;此外还有不伤漆皮、扁线对齐和固定、不规则线端配合难度高等问题,这些都是激光技术在实际应用于漆包铜扁线焊接过程中必须要解决的“拦路虎”。
工艺验证:双光束紫铜拼接焊
针对漆包铜扁线的材料和应用难点,宝辰鑫的工艺团队基于在扁线电机、锂电池等应用上的经验,选用实验室的双光束环形光斑激光器、定制振镜系统及定制控制系统进行可靠的工艺验证。
焊接方式示意图
根据客户来样采用拼接焊接方式,要求熔深>2.5mm,焊缝面积大于焊接面的80%。此次工艺验证中,激光光源选择双光束环形光斑,内环功率不大于2000W,外环功率不大于4000W,使用螺旋线摆动方式,振镜速度不低于500mm/s。
在实际焊接时,由于是两条不规整紫铜焊接,焊接难度较大。同时由于漆包线有坡口、弧度,需要比较精密的工装来保证两个材料的贴合度,以防漏光打伤焊缝底下的漆皮。
为确保良好的焊接质量,可通过调整焊接头的摆动宽度来达到焊缝占比面积,实现大熔宽;结合使用振镜的波形模式可有效调整焊缝前后的宽度一致性;为达到更好的外观,根据实际情况来偏移焊缝轨迹达到焊缝外观的美观。
振镜波形编辑
在宝辰鑫工艺团队的多次调试验证之下,最终在激光器功率选择、外光路配置及软件等各类型光学组件中选择最为合适的配置方案,最终实现良好焊接,焊接外观均匀饱满,未伤漆皮,焊接熔深2.8mm(客户需求>2.5mm),熔宽2.74mm。
焊后外观图&焊后金相图
值得一提的是,如需直接通过激光器控制软件自带的波形编辑功能,可选配宝辰鑫P系列连续光纤激光器,如此可省去振镜控制卡对激光器的信号输入,从而减少外部干扰,输出激光功率更加稳定。
宝辰鑫在苏州和深圳分别设有行业专用工艺实验室,致力于更快地响应市场和客户需求,为客户提供更加及时和专业的售前售后技术支持、工艺共研与打样等服务。