技術論文の概要
レーザによるヘアピンストリップ加工でモータの効率を向上
ヘアピン溶接の品質を決定づけるのは、単一レーザアブレーションではなく、2段階のレーザストリッピングである。
ヘアピン型ステーターこそが、高効率モータの効率を支える鍵である。従来の丸線よりも銅の充填率が高く、安全性を確保するために有機絶縁体が施された長方形の銅線である。 しかし、その組み立てはヘアピンの両端を溶接することにかかっています。銅線上にわずか1ミクロンの絶縁被膜残留物があるだけでも、溶接強度が低下し、モータの効率が低下し、生産歩留まりにばらつきが生じます。
Novanta社の著者3名による本技術論文では、ヘアピン型ステーター向けの2段階レーザ加工を解説しています： まず、400WのCO₂レーザ（Novanta Firestar i401、波長10.6 µm）で絶縁体の大部分を除去し、次に200Wのナノ秒ファイバーレーザで残留する1～2 µmの層を除去します — 両レーザーはノヴァンタ社の「Chameleon」デュアル波長3軸スキャンヘッドを介して同時に稼働し、サイクルタイムを1.0秒未満に短縮しています。
主なポイントは以下の通りです：
- ヘアピン溶接の品質（ひいてはモータの効率）が、有機絶縁体の完全な除去に依存する理由（数ミクロン単位の残留物でも溶接不良を引き起こす）
- 2つのレーザの組み合わせ（主絶縁体除去用CO₂レーザ＋残留物除去用ファイバーレーザ）が、速度と品質の両面で、いかなる単一レーザ方式よりも優れた性能を発揮する理由
- 10.6 µmではなく9.3 µmのCO₂レーザーを選択すべき場合：絶縁体の化学組成（PA、PE、PI）に依存し、ATR IR分光計で測定される
- 「カメレオン」スキャンヘッドが実現するもの：1つの3軸ヘッドによるデュアル波長処理（フィールドオーバーラップ率75％）
- 実用的な業界ベンチマーク：4つのヘアピン形状において、1.0秒未満のサイクル時間で9 RFU未満の蛍光値を達成
サイクルタイムと設置面積を2倍にしてしまう単一レーザーストリッピングシステムを仕様決定する前に、4種類の絶縁材料におけるATR IR分光計の吸光度データ、CO₂＋ファイバーによる2段階プロセスのパラメータセット、およびカメレオンデュアル波長スキャンヘッドのアーキテクチャについて記載された技術論文の全文をダウンロードしてください。
