[发明专利]电机定子叠片的脉冲激光微点焊焊接系统及焊接方法

说明书

本发明公开了电机定子叠片的脉冲激光微点焊焊接系统及焊接方法。该系统包括承载模块、压紧模块、传感监测模块、焊接模块和中央控制模块。承载模块包括放置定子叠片的承载平台和导针，导针插入待焊的定子叠片中。压紧模块包括定子压紧机构、连接轴和动力单元，定子压紧机构压设在定子叠片套入承载平台定位轴的上侧，其上设置压力传感器，压力传感器和动力单元分别与中央控制模块连接。传感监测模块与中央控制模块相连。焊接模块包括两个对称设置在承载模块两侧的焊接单元，中央控制模块连接两个焊接单元，控制脉冲输出。本发明能够保证定子叠片表面良好状态和较小间隙，获得热输入小，残余应力小，磁性能明显改善、焊接质量良好的电机定子叠片。

技术领域

本发明属于电机定子焊接技术领域，具体涉及电机定子叠片的脉冲激光微点焊焊接系统及焊接方法。

背景技术

工业领域电机用电量约占工业用电总量75％，提高电机能量转换效率具有巨大的节能前景。电机由定子和转子两模块组成。定子主要由机座、定子铁心、定子绕组、端盖等部件组成。在电机定子铁芯的制造过程中，电工钢通过级进模冲裁工艺或线切割制造定子片，数百片冲裁好的定子片叠装、连接成定子铁芯。常见的电工钢叠片的连接工艺主要包括胶粘、机械连接和熔化焊接。其中熔化焊接接头具有更好的电磁性能和更高的耐疲劳性能，被广泛应用于高性能电机的制造工艺中。在常用的熔化焊接方法中，激光焊热量集中、焊接速度快、焊接质量稳定，具有良好的发展前景。

定子叠片经过多条焊缝焊接固定，形成定子。电工钢叠片边缘激光焊接工艺与传统的激光对接或搭接工艺存在非常明显的差别。目前激光焊主流方法为采用连续高能束方式焊接电工钢叠片，激光从叠片边缘一端开始连续的进行焊接直到另一端，焊缝贯穿所有叠片边缘。这种方法激光在不需焊接的位置仍进行额外焊接，热输入大，使其残余应力增大，磁性能劣化。

脉冲激光焊也是一种焊接方法。对于定子叠片，其界面处焊合情况，界面熔化区域的微观组织和晶粒尺寸等决定了连接强度，界面间区域(叠片本身边缘区域)是否焊接对连接强度影响很小。因此，这种焊接方法能得到较好的连接强度和较低的热输入。然而，这种焊接方法需要定子叠片具有良好的表面状态和较小间隙，对加工稳定性也提出了较严格的要求，从而限制了其使用。

发明内容

本发明克服现有技术的上述缺陷，提供一种热输入小、残余应力小、磁性能明显改善的电机定子叠片的脉冲激光微点焊焊接系统及焊接方法。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明利用脉冲激光束，只在需要焊合的部位(两叠片相接触界面)进行微点焊，处理时间短，得到小焊点。不存在其他部位的焊接，避免能源浪费，同时降低叠片的残余应力，提高了电磁性能。为了解决脉冲激光焊难以得到良好表面状态和较小间隙的定子叠片的问题，保证加工稳定性，一是采用定子压紧装置将定子叠片压紧，减小界面间隙，并利用视觉传感装置进行叠片间距离的识别与检测。二是设置了传感监控系统，建立传感监测信号与焊接质量的关系，对焊接过程进行在线监测与反馈调控。中央控制模块对反馈信号进行处理与识别，并建立激光参数、监测信号与焊接质量间的映射模型，监测不同焊接加工参数下的焊接质量，以控制各道脉冲激光的发射，并根据传感器反馈的已焊接各点情况，预测后几道待焊点的焊接质量，控制其脉冲激光焊接工艺参数，提高焊接质量，保证加工稳定性。

第一方面，本发明提供电机定子叠片的脉冲激光微点焊焊接系统，包括承载模块、压紧模块、传感监测模块、中央控制模块、焊接模块。中央控制模块分别连接承载模块、压紧模块、传感监测模块和焊接模块。所述承载模块包括放置定子叠片的承载平台和导针。所述承载平台可在中央控制模块的控制下带动定子叠片旋转，其上设有对定子叠片进行轴向定位的定位轴，所述导针插入待焊的定子叠片齿槽中，对定子叠片进行周向定位。所述定子叠片压设在定子承载单元的定位轴上。