精密焊接新突破：激光焊接技術在直流電機中的應用

一、項目背景

直流電機因其出色的調速性能、強大的起動扭矩和優(yōu)異的過載能力，在工業(yè)自動化和家用電器中扮演著重要角色。然而，直流電機在運行過程中，碳刷與換向器之間的電流換向會產生火花和噪音，這不僅影響電機的壽命，還可能對電網造成干擾。為了解決這一問題，壓敏電阻器被廣泛用于直流電機中，以減少換向火花和電磁噪音。

二、壓敏電阻簡介

壓敏電阻(Varistor)是一種由 ZnO、SrTiO3 等陶瓷材料制成的電子元件，它的電阻值具有非線性特性，在一定的溫度下和一定電壓范圍內，其電阻值隨電壓的升高急劇下降。在直流電機中，壓敏電阻器并聯(lián)于換向器線圈銅鉤上，當感應電動勢超過其壓敏電壓時，壓敏電阻器的阻值迅速降低，從而分流換向器、電刷和線圈上的電流，減少換向火花和電磁噪音的產生。

三、焊接工藝的重要性

在焊接壓敏電阻環(huán)時應注意以下幾點，以保證焊接品質：
（一）壓敏電阻的各個焊點大小要一致，壓敏電阻器不能偏芯或傾斜，否則會造成電機轉子不平衡，從而引起電機震動、噪音等，加快軸承的磨損，縮短電機壽命。

（二）釬料與換向器銅鉤、壓敏電阻器的電極要充分潤濕，釬料應包裹住銅鉤表面，與壓敏電阻器電極的潤濕腳小于 45°，否則焊點的接觸電阻可能比預期大，壓敏電阻器在承受高的火花電壓時，其電阻值不能降到預期的值，也就不能達到預期的保護電機元件的目的。

（三）焊點周圍不能有太多的助焊劑殘留物，因為電機在高速運轉的過程中，壓敏電阻器表面溫度最高可升至 130℃，在該溫度下，過多的助焊劑殘留物會在高溫的作用下軟化，再加上電機高速旋轉的離心作用，這些殘留物可能被甩到轉子與定子的間隙中引起電機卡死等不良現(xiàn)象。

四、國內外應用現(xiàn)狀

目前，國內外主要的直流電機生產廠家普遍采用電烙鐵加焊錫絲的方式進行壓敏電阻的焊接。這種方式雖然成熟，但存在效率低下、助焊劑殘留多等問題，且清洗工序增加了生產成本和環(huán)境污染的風險。

五、目前焊接工藝及其優(yōu)缺點

在目前使用的電機轉子焊壓敏電阻焊接工藝中，使用電烙鐵作為熱源，使用松香芯焊錫絲作為釬料對被焊接部位進行接觸式焊接。

手工電烙鐵焊接工藝的難點是：換向器銅鉤垂直于壓敏電阻的電極面，且兩者之間有 1mm左右的間隙；焊接時，需要錫液在換向器銅鉤與壓敏電阻電極之間搭橋，使兩者相連形成焊點；而且電烙鐵焊咀不能直接接觸壓敏電阻電極，以免燒壞電極膜。

烙鐵焊是接觸式焊接，容易將錫液粘在烙鐵頭上，導致?lián)Q向器銅鉤不上錫，造成拉尖和不能搭橋等不良現(xiàn)象。另外，這種焊接方式的焊接效率低，焊好一個電機轉子需要花費近 1 分鐘時間，這種方式已成為工藝瓶頸。第三，助焊劑與溫度較高的焊咀接觸，致使其活性降低，因此需要較高的助焊劑用量，因此其殘留量也很多，增大了殘留物的對電機性能的影響。從上圖可以看出，壓敏電阻環(huán)上聚集了較多的助焊劑殘留物，為了保證電機的可靠性，采用這種工藝焊接的電機轉子都要用有機溶劑清洗才會轉入下一工序。

由此可見，目前焊接工藝次品率高，殘留物多的一個重要原因是采用了接觸式焊接方式。為了對這一現(xiàn)狀進行改善，需求非接觸式焊接在直流電機壓敏電阻焊接工藝中的應用。非接觸式焊接加熱源不直接與軟釬料和被焊材料接觸，不會產生軟釬料粘連等問題；而且非接觸式焊接一般加熱時間短，對助焊劑的消耗少或無需助焊劑，因此，可以實現(xiàn)以較少的助焊劑使用量達到較好的焊接的效果，從而可以降低焊后殘留量，進而實現(xiàn)免清洗的目的。

六、激光焊接工藝

激光焊接（Laser Soldering），作為一種先進的非接觸式焊接技術，正逐漸成為焊接領域的新標準。它通過聚焦高能量密度的激光束，對目標焊接區(qū)域進行精確的局部加熱，實現(xiàn)了高效且精密的焊接過程。激光焊接技術以其卓越的焊接精度、微小的熱影響區(qū)域、迅捷的焊接速度、緊湊的操作空間、無需助焊劑的便利性、易于實現(xiàn)自動化控制以及靈活的輸出功率調節(jié)等優(yōu)勢，正被廣泛應用于電子制造、醫(yī)療器械、航空航天等行業(yè)。

激光焊接的非接觸式特性顯著降低了焊接過程中的殘余應力，減少了對鄰近焊點和部件的潛在損傷。在傳統(tǒng)手工焊接難以觸及的區(qū)域，激光焊接技術能夠輕松應對，完成精細的焊接任務。其在狹小空間和復雜結構的焊接作業(yè)中展現(xiàn)出無與倫比的優(yōu)勢，特別是在需要精確控制焊接點的微型電子組件焊接中。

此外，激光焊接技術的無殘留特性和無需清洗的過程，極大地提高了生產效率和產品質量。它的熱影響區(qū)域小，意味著對焊接區(qū)域周圍材料的熱損傷風險降至最低，這使得激光焊接成為提升焊接質量、實現(xiàn)清潔生產的理想選擇。隨著技術的不斷進步，激光焊接技術無疑將在未來的精密焊接領域扮演越來越重要的角色。

大研智造激光焊錫機精密焊接案例

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七、結論

激光焊接技術在直流電機壓敏電阻焊接中的應用，不僅提高了焊接質量，還減少了助焊劑殘留，有望實現(xiàn)免清洗焊接工藝。隨著技術的不斷進步，激光焊接將成為直流電機壓敏電阻焊接的優(yōu)選工藝。

本文由大研智造撰寫，專注于提供智能制造精密焊接領域的最新技術資訊和深度分析。大研智造是集研發(fā)生產銷售服務為一體的激光焊錫機技術廠家，擁有20年+的行業(yè)經驗。想要了解更多關于激光焊錫機在智能制造精密焊接領域中的應用，或是有特定的技術需求，請通過大研智造官網與我們聯(lián)系。歡迎來我司參觀、試機、免費打樣。

審核編輯 黃宇