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

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In den Elektromotoren, die in jedem Elektrofahrzeug zum Einsatz kommen, finden wir eine Schlüsselkomponente für die Konstruktion von Hochleistungs-EV-Motoren: Haarnadeln. Haarnadeln 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 einer verbesserten Effizienz und einer höheren Leistungsdichte des Motors.

Hairpins verbessern nicht nur die Effizienz, sondern tragen auch dazu bei, die Gesamtgröße und das Gewicht des Motors zu reduzieren. Das liegt daran, dass sie eine kompaktere Wicklungsauslegung ermöglichen, sodass weniger Material benötigt wird, um die gleiche Leistung zu erzielen. Die Verwendung 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.

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

Die Vorteile der Verwendung von Faserlasern für Haarnadelanwendungen

Da die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen weiter steigt, stehen EV-Hersteller vor der Herausforderung, Haarnadel-Motoren mit neuen Designspezifikationen zu produzieren, die verbesserte Methoden für das Abisolieren und Schweißen von Leitern erfordern. IPG-Faserlaser bieten Vorteile, die herkömmliche Methoden für beide Schritte im Herstellungsprozess von Elektromotoren nicht bieten.

Haarnadelabisolierung

Vor dem Verschweißen von Haarnadeln muss die Isolierschicht entfernt werden. Typische Anforderungen hierfür sind eine hohe Prozessgeschwindigkeit, saubere Kanten (rückstandsfrei), keine thermische Beschädigung des Isoliermaterials und keine Oxidation der Oberfläche.

Der Prozess besteht in der Regel aus der Ablation eines Bereichs von etwa 8 bis 12 mm, wobei das Isoliermaterial entfernt wird, um das Kupfer freizulegen, das später mit einer anderen Haarnadel verschweißt wird. Im Vergleich zu anderen Technologien ist das Laser-Haarnadel-Stripping eine einfach anzuwendende, berührungslose Methode, die folgende Vorteile bietet:

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


Diese Eigenschaften machen den Faserlaser zur besten Option für das Abisolieren von Haarnadelkabeln, da er alle Anforderungen erfüllt, die den Prozess schneller und qualitativ hochwertiger machen. Lösungen für das Abisolieren von Isolierungen sind in der Regel gepulste Laser in Kombination mit Scannern, die in die Motorbaugruppenwerkzeuge integriert sind.

Haarnadelabisolierung

Haarnadelschweißen

Typische Anforderungen an das Hairpin-Schweißen sind elektrische Leitfähigkeit der Schweißnaht, homogener Schweißquerschnitt, geringe Spritzerbildung, keine Poren, definierte Kanten und geringe Wärmeeinbringung. All diese Anforderungen werden von den Faserlaserlösungen von IPG erfüllt. Je nach Kundenwunsch kann die Schweißnaht entweder als Kugelnaht oder als Stumpfnaht ausgeführt werden.

Für das Haarnadelschweißen kommen entweder einzelne Laser oder das kombinierte integrierte Laserschweißsystem (ILWS) zum Einsatz, das eine programmierte Steuerung und ein Vision-Ausrichtungssystem umfasst, um die Werkzeug- und Linienintegration noch einfacher zu gestalten.

Die IPG-Scanner ermöglichen nicht nur die Lokalisierung aller Stifte in einem einzigen Scanfeld, wodurch Teilebewegungsschritte entfallen, sondern sind auch in der Lage, einen Vorscan durchzuführen, um die Stiftposition zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren, um ein einwandfreies Schweißen zu gewährleisten.

Relevante Ressourcen

Elektromotoren und Haarnadelschweißen

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