發卡電機，因其定子繞組的形狀像“發卡”而得名。定子制造過程中，繞組被做成像發卡一樣的形狀，一端穿進定子槽內，另外一端按設計把發卡的端部焊接起來。發卡的端部焊接是發卡電機生產中為關鍵的工序之一，焊接質量與產品的終性能密切相關。發卡電機端部焊接的傳統焊接方法一般為TIG焊，因其效率低，熱影響大等緣故，近年來也有廠家嘗試采用高功率光纖激光焊接的方式來替代TIG焊。高功率光纖激光的運用，使得焊接效率得到大幅提升，但同時伴有設備成本增加等問題。光纖激光波段屬于近紅外，對于銅材焊接吸收率較低，焊接過程極易產生飛濺，并附于產品內部，導致產品性能下降。

發卡電機也是扁銅線電機，扁銅線電機很多行業都有應用，比如：大功率異步電機、礦山電機、直流電機、風力發電機、火力發電機、大功率的牽引機電機、8000磅以上的絞盤電機、機車電機等等，國內也做了很多年了，說起來也挺成熟的。

發卡電機有效銅的面積可以提高20%以上，傳統電機有效銅槽滿率只有45%左右，發卡電機能做到70%左右。永磁電機損耗由繞組銅耗、鐵耗、風磨雜散、磁鋼渦流損耗，其中繞組銅耗占比50%以上，銅耗大小又和繞組電阻成正比，減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機效率和功率密度。

發卡定子的制造工藝流程：插槽紙→制造發卡→穿發卡→端環定型→端環焊接→接星點→焊接處結緣處理。工序多，每一步精度要求高，容錯性小。為了減小每槽導體數，一般槽數比較多，雷米電機60槽，增加了繞組制造的難度。

Hairpin電機相對于傳統的銅線繞線組電機有三個主要優勢。，Hairpin電機的槽滿率高，在同樣的插槽空間中，使用銅條會比使用銅線填充的面積更多，使得插槽的填充銅導體更多，從而提升了電機的效率。第二，Hairpin電機因為槽滿率更高，銅條之間充分接觸，能夠更有效的冷卻。而銅線電機，由于銅線之間還有空氣，空氣的冷卻效率比直接接觸的冷卻效率更低，不利于電機的散熱。第三，Hairpin電機的體積比銅線電機更小，性價比更高，更有助于車身輕量化。

Hairpin 接頭焊接難點



◆接頭焊接質量包括了焊接表面質量、焊接深度、焊接一致性等評價標準，不同的焊接質量對電導率的影響都是的，而電導率跟電機冷卻及性能是直接相關的；



◆焊接節拍指的是一個未焊接的電機放入工位到焊接完成所需要花費的時間，過低的生產節拍對制造商來說將是的成本投入，在一定生產時間內獲得越多的產品，才能獲得越多的利潤；



◆焊接穩定性包括焊接質量的穩定性，產品一致性及設備穩定性等指標，良好的焊接穩定性是一致性的；



◆接頭電阻是評價整個焊接工藝的一個決定性指標，接頭電阻越高，發熱越嚴重，電導率越低，所以控制接頭電阻的數值在一定范圍內并維持穩定是整個焊接過程的終目標；



◆夾具定位精度指的是Hairpin裝夾以后的重復位置精度，如果每次裝夾的位置出入較大，則容易出現很大的焊接缺陷，對于焊接靈活性較差的設備，成品率可能大大降低；



◆焊接飛濺過大容易形成焊接缺陷，同時也表示焊接過程不穩定；



◆生產復雜度指的是整個生產流程的復雜程度，復雜程度越高，生產出錯的風險也隨之升高，維修和工人上手的難度也是成正相關；



◆焊接熱輸入是需要控制的一個重要因素，因為Hairpin銅條上除了接頭區域，其他區域都覆蓋了一層絕緣涂層，過高的熱輸入將會燒損絕緣層，從而影響電機的性能。

在靈活性方面，弧焊需要設計不同的焊接設備來適應不同的電機尺寸，而激光焊接可以用視覺識別的方法，只需要更改識別程序即可；其次，激光焊接比弧焊的穩定性更強，弧焊焊接銅材料2mm深度左右工藝穩定性很強，但是超過2mm以后，焊接不穩定且熱輸入量大，激光可以比弧焊焊接的更深且熱輸入量更少。

激光焊接目前比較常見的方案是使用激光頭匹配相應的視覺識別系統。激光頭部分是帶X，Y兩個維度的振鏡系統，能夠在焊接平面上實現多種圖形的焊接軌跡。另外也需要具有比較高頻的振蕩功能，在焊接過程中能夠對熔池進行攪拌，有利于熔池中的氣體排出同時優化焊接質量。視覺識別系統，需要能夠識別出各種Hairpin接頭的形狀，同時也需要有一定的誤差容許范圍。

在自動化生產線中，發生三維裝夾誤差的概率是比較常見的。目前的視覺識別技術只能識別平面的一個間隙，但是對于高度方向上的誤差是不能識別的，這個也是導致目前激光焊接缺陷率較高的一個原因。針對這種情況，目前只有以下幾種解決方案：，提高夾具裝夾的精度；第二，提高Hairpin零件生產的精度；第三，提升視覺識別的能力。