1王嘉旭 2曲双斌 1刘亚庆
1山东中际智能装备有限公司 山东烟台265700 2山东康达精密机械制造有限公司 山东烟台265700
摘要：文章先分析了焊接设备要求和焊接方案设计，随后介绍了机械结构设计，包括结构设计、夹紧定位元件设计、扭转元件设计、压紧组件设计、定子焊接元件，希望能给相关人士提供有效参考。
关键词：纯电动汽车；驱动电机；定子；焊接设备
引言：随着环境问题和资源问题的不断恶化，各个国家相继扩大了对于新能源汽车的研发力度。电动汽车主要是利用电能作为主要能源，具备无污染和零排放等优势，也成为各国重点研究内容。定子属于电动汽车内驱动电机的关键部分，会影响驱动电机质量和运行效率，为了提升定子质量，需要优化设计焊接设备。
一、焊接设备要求和焊接方案设计
在全新发展背景下，此次研究主要是针对纯电动车定子焊接问题进行系统研究。设备对象为外径是180毫米，内径是120毫米，高度为120毫米定子，针对设备需要实施定子叠片间进行9度扭转，将定子叠片焊接和压紧。
电机定子主要是通过硅钢片叠装构成，传统模式下的紧固定子措施为对硅钢片打孔，随后通过螺栓或铆钉连接，或利用压力机实施压装处理后，通过铸铝进行连接，如此操作进一步降低了生产效率，同时整个生产工序十分复杂，因为连接截面相对较大会降低硅钢片绝缘效果，导致铁芯涡流损耗进一步扩大。至于选择焊接方法，只需要在定子叠装好的外圆中顺着轴向焊机数条焊缝，便能够顺利将硅钢片稳定连接起来，如此操作进一步简化了施工工艺，同时还有效扩大了定子硅钢片绝缘电阻，增加了导磁截面，使电机质量有效提升。
对于定子焊接措施，可以选择钨极氩弧焊、手工电焊、激光焊接等方法。手工电弧焊方法因为热量不集中，相对较小，焊缝不光滑、焊缝热影响区范围相对较大，同时还存在效率低和自动化无法实现等问题，因此很少采用该种方法。钨极氩弧焊因为没有任何飞溅现象、焊接参数可控、电弧具有良好弹性、焊缝平整、不添加金属、弧长稳定等优势，在焊接方面得到了广泛应用，而硅钢片因为内部硅含量相对较大，所以可焊性相对较差，存在较大的焊接难度，在进行焊接后容易出现开裂问题。至于激光焊接能够把激光器发出高密度、高功率激光束通过聚焦处理，集中能量、缩小光斑，提升能量密度，优化加热效率，所以焊接金属不会出现过大变形问题。硅钢片属于含碳量相对较低，而含硅量相对较高的硅铁合金，整体热敏性较大，导热系数相对较低，有助于通过激光束快速熔化加热，最终形成优质连接焊缝。通过对比分析，最终选定激光焊接作为主要处理方法，为了提高设备柔性化，方便设备布局，选择光纤传输固体激光设备。
二、机械结构设计
（一）结构设计
结合设备要求可以进一步了解到设备整个动作过程包括上料、定位定子、扭转定子叠片、压紧定子叠片、焊接定子叠片、下料。
相关生产厂商因为考虑到可靠性和价格等方面的影响和要求，决定采取人工方法实施上下料，所以相关设备涵盖定子叠片夹紧定位元件、扭转元件、压紧元件和焊接组件。因为设备选择激光焊接方式，而激光对于人体拥有一定危害，所以选择隔离工作工位和上下料工位的工作结构。对于设备中定子所呈现姿态，考虑到定子压紧装置设置方便性以及上下料便利性，决定选择水平面和定子轴线垂直方法操作。扭转定子后于外圆焊接六个倾斜焊缝，因为成本因素影响，无法同时焊接六个激光头，因为激光头和光纤连接，无法屡次实施圆周运动，所以可以在焊接中实施激光头上下运动，通过定子旋转运动方法顺利焊接六个倾斜焊缝[1]。
（二）夹紧定位元件设计
该组件可以有效确保定子装夹准确性，在焊接定子过程中保证其不会移动，同时在焊接中除了能够承受一定压力之外，还可以实施准确角度旋转。定子通过芯轴驱动下促进多个胀紧片顺着径向方向持续移动，确保胀紧片能够和定子内圆保持贴紧状态，对定子实施夹紧和定位。通过推力轴承承担相应的压力，实施旋转，通过伺服电机对旋转角度进行精确化控制。
（三）扭转组件设计
为了进一步控制定子绕组对应齿谐波电势，有效降低相关谐波磁场所形成的附加转矩，削弱电势，减少设备运行中的噪音，合理控制电磁振动，为了有效解决上述问题，需要在正式实施焊接操作前，针对定子叠片实施有效扭转，从而和轴线形成一个夹角是9度的斜槽结构。该设备在实际运行中，通过伺服电机驱动运行的旋转扭头之间插入定子外圆槽内，从而促进定子顺利扭转[2]。
（四）压紧组件设计
为了将定子叠片顺利压紧，可以借助各种工具实施压紧处理，包括新式气液增压缸、气缸、液压缸或是螺纹压板。对于螺纹压板的选择，并将其应用到设备操作当中，从某种程度上会影响自动化水平提升，但如果选择气缸实施压紧操作，气缸所形成的力无法满足设备压紧运行要求，至于选择液压缸进行压紧操作中，需要采取有效措施适当扩大液压泵站，同时还容易出现各种泄漏现象，针对该种问题，则应该针对设备选择气液增压缸实施相关操作，如此能够有效减少周边设备增加，符合设备运行要求。在实施焊接操作中，设备中的压紧环节在定子运动中会随之进行旋转操作，为此实施相关操作中应该选择通过推力轴承帮助承担运行压力。
（五）定子焊接组件
因为相关设备主要是选择固体激光器实施具体操作，为此只需要在设备装置内部安装激光头，同时利用光纤作为基础载体和激光器设备之间进行顺畅连接，通过该种操作，能够有效简化相关方案设计。因为在实施焊接操作中，需要使激光头维持上下运动状态，从而针对其中的倾斜焊缝实施合理焊接，为了针对位置变动状态进行精准调节，在该环节施工操作中，可以选择伺服电机驱动结构，在伺服电机带动下促进滚珠丝杆实施运动，同时在和丝杆螺母互相衔接的平台中合理设置激光头，形成完美的设备运行结构，保障设备的稳定、有序操作。
结语：综上所述，针对纯电动汽车驱动电机实施电子焊接设备设计，能够促进定子扭转和激光焊接工作的稳定、高效实施，进一步提升电动汽车定子生产质量和生产效率，有效弥补系列定子自动扭转焊接缺陷，提高电动汽车驱动顺畅性。
参考文献：
[1]金思磊,管功湖.永磁起动机辅助磁极自动焊接设备的研制[J].微特电机,2020,48(03):65-68.
[2]陈涛.600MW发电机定子接地动作导致跳闸事故分析及处理[J].机电信息,2019(27):76-77.