Übersicht über technische Beiträge
Steigerung der Effizienz von Elektromotoren durch Laser-Hairpin-Stripping
Entscheidend für die Qualität der Hairpin-Schweißnähte ist das zweistufige Laser-Abisolieren, nicht die Ablation mit einem einzigen Laser.
Hairpin-Statoren sind der Grund für den hohen Wirkungsgrad von Elektromotoren. Rechteckige Kupferdrähte mit einem höheren Kupferfüllfaktor als herkömmliche Runddrähte, organische Isolierung aus Sicherheitsgründen. Entscheidend für die Montage ist jedoch das Verschweißen der Hairpin-Enden – und bereits ein Mikrometer Isolationsrückstand auf dem Kupfer führt zu schwachen Schweißnähten, einem verminderten Wirkungsgrad des Motors und einer ungleichmäßigen Produktionsausbeute.
Dieses Fachpapier von drei Autoren von Novanta beschreibt ein zweistufiges Laserverfahren für Haarnadel-Statoren: Ein 400-W-CO₂-Laser (Novanta Firestar i401 bei 10,6 µm) entfernt den Großteil der Isolierung, anschließend entfernt ein 200-W-Nanosekunden-Faserlaser die verbleibende 1–2 µm dicke Schicht – beide arbeiten gleichzeitig über den Chameleon-Doppelwellenlängen-3-Achsen-Scankopf von Novanta und erzielen Zykluszeiten von <1,0 Sekunden.
Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehören:
- Warum die Schweißqualität bei Haarnadelstatoren – und damit der Wirkungsgrad des Motors – von der vollständigen Entfernung der organischen Isolierung abhängt (Rückstände im Mikrometerbereich führen zu einem Fehlschweißen)
- Wie eine Kombination aus zwei Lasern (CO₂ für den Hauptteil + Faserlaser für die Rückstände) jeden Ein-Laser-Ansatz sowohl hinsichtlich Geschwindigkeit als auch Qualität übertrifft
- Wann man 9,3 µm CO₂ gegenüber 10,6 µm wählen sollte: Das hängt von der chemischen Zusammensetzung der Isolierung (PA, PE, PI) ab, die mittels eines ATR-IR-Spektrometers gemessen wird
- Was der Chameleon-Scankopf ermöglicht: Bearbeitung mit zwei Wellenlängen über einen 3-Achsen-Kopf mit 75 % Feldüberlappung
- Ein praktischer Branchen-Benchmark: <9 RFU Fluoreszenz bei vier Hairpin-Designs in einem Zyklus von <1,0 Sekunde
Laden Sie das vollständige technische Dokument herunter, um die Absorptionsdaten des ATR-IR-Spektrometers für vier Isolationsmaterialien, die Parametersätze für den zweistufigen CO₂-+-Faser-Prozess sowie die Architektur des „Chameleon“-Scan-Kopfes mit zwei Wellenlängen einzusehen – bevor Sie sich für ein Ein-Laser-Abisolierungssystem entscheiden, das Ihre Zykluszeit verdoppelt und den Platzbedarf Ihrer Maschine erhöht.
