IPG-Bild

Faserlaser: Die beste Lösung für EV-Hairpin Motor-Anwendungen

IPG-Bild

In den Elektromotoren, die in jedem Elektrofahrzeug verwendet werden, finden wir eine Schlüsselkomponente für die Konstruktion von Hochleistungs-EV-Motoren: Hairpins. Hairpins sind dünne Metallstreifen, die in der Wicklung des Stators von Elektromotoren verwendet werden, um den Widerstand zu verringern und die Leitfähigkeit der Wicklung zu erhöhen. Dies führt zu einem besseren Wirkungsgrad und einer höheren Leistungsdichte des Motors.

Hairpins verbessern nicht nur den Wirkungsgrad, sondern tragen auch dazu bei, die Gesamtgröße und das Gewicht des Motors zu verringern. Das liegt daran, dass sie eine kompaktere Wicklungskonstruktion ermöglichen, was bedeutet, dass weniger Material benötigt wird, um die gleiche Menge an Leistung zu erzeugen. Der Einsatz von Hairpins kann auch zu einer verbesserten thermischen Leistung führen, da der geringere Widerstand zu einer geringeren Erwärmung der Wicklung und der umgebenden Komponenten führt.

Bei der Herstellung von Hairpins können verschiedene Materialien verwendet werden, darunter Kupfer und Aluminium, wobei Kupfer aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit am häufigsten verwendet wird. Hairpins werden mit einem Isoliermaterial wie Polyamdimid, Polyetheretherketon, Polyimid, Polyurethan oder Polyesterimid ummantelt. Bevor die Hairpins zusammengeschweißt werden können, muss ein Teil der Isolierung entfernt werden.

Die Vorteile des Einsatzes von Faserlasern für Hairpin-Anwendungen

Da die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen weiter steigt, stehen die Hersteller von Elektrofahrzeugen vor der Herausforderung, Hairpin Motoren mit neuen Konstruktionsspezifikationen herzustellen, die verbesserte Methoden zum Abisolieren und Schweißen von Leitern erfordern. IPG-Faserlaser bieten für beide Schritte im Herstellungsprozess von Elektromotoren Vorteile, die herkömmliche Methoden nicht bieten.

Hairpin Stripping

Vor dem Zusammenschweißen von Hairpins ist es notwendig, die Isolierschicht zu entfernen. Typische Anforderungen hierfür sind eine hohe Prozessgeschwindigkeit, eine saubere Kante (rückstandsfrei), keine thermische Schädigung des Isoliermaterials und keine Oxidation der Oberfläche.

Das Verfahren besteht in der Regel aus dem Abtragen eines Bereichs von etwa 8 bis 12 mm, wobei das Isoliermaterial entfernt wird, um das Kupfer freizulegen, das später mit einem anderen Hairpin verschweißt wird. Im Vergleich zu anderen Technologien ist das Laser-Hairpinabtragen eine einfach anzuwendende, berührungslose Methode, die Vorteile bietet:

  • Definierte Kante
  • Rückstandsfrei
  • Keine thermische Beschädigung der Isolierung
  • Keine Oberflächenoxidation
  • Kein Werkzeugverschleiß
  • Keine Verringerung des Querschnitts


Diese Eigenschaften machen den Faserlaser zur besten Option für das Abisolieren von Hairpins, da er alle Anforderungen erfüllt, die den Prozess schneller und in höherer Qualität machen. Lösungen für das Abisolieren sind in der Regel gepulste Laser in Kombination mit Scannern, die in die Motormontagewerkzeuge integriert sind.

Hairpin Stripping

Haarnadelschweißen

Typische Anforderungen für das Hairpinschweißen sind elektrische Leitfähigkeit der Schweißnaht, homogener Schweißquerschnitt, geringe Spritzerbildung, Porenfreiheit, definierte Kante und geringe Wärmeeinbringung. All diese Anforderungen werden von IPG Faserlaserlösungen abgedeckt. Darüber hinaus kann die Schweißnaht je nach Kundenwunsch entweder eine Kugelschweißung oder eine Stumpfschweißung sein.

Für das Hairpinschweißen können entweder einzelne Laser oder das kombinierte Integrierte Laserschweißsystem (ILWS) eingesetzt werden, das eine programmierte Steuerung und ein Bildverarbeitungsausrichtungssystem umfasst, um die Integration von Werkzeugen und Linien noch einfacher zu gestalten.

Die IPG-Scanner ermöglichen nicht nur die Lokalisierung aller Stifte in einem einzigen Scanfeld, wodurch Schritte zur Bewegung der Teile entfallen, sondern sind auch in der Lage, eine Vorababtastung vorzunehmen, um die Position der Stifte zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren, um ein fehlerfreies Schweißen zu gewährleisten.

Relevante Ressourcen

Elektromotoren und Haarnadelschweißen

Erfahren Sie mehr über alle Laserlösungen, die IPG für die Herstellung von Elektromotoren und das Hairpin-Schweißen anbietet.