저자: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,노반타 응용 연구실
헤어핀은 전기 모터 및 발전기용 고정자를 생산할 때 중요한 역할을 합니다. 헤어핀은 유기절연층을 코팅한 직사각형 동선으로 둥글고 유연한 절연동선에 비해 슬롯 충진율과 모터 효율이 높은 장점이 있다. 그러나 헤어핀 코일은 상대적으로 두껍기 때문에 전통적인 권선 기술과 절연재 제거에 어려움이 있습니다. 또한 고정자 조립 후 헤어핀을 부착하려면 광범위한 용접 작업이 필요합니다.
헤어핀 끝부분을 효율적이고 고품질로 납땜하려면 구리선 표면이 깨끗하고 잔여물이 없어야 합니다. 헤어핀 표면의 청결도는 용접 품질과 모터의 전반적인 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 헤어핀 생산 공정에서는 매우 중요한 공정, 즉 직사각형 구리 프로파일의 절연체 또는 도자기 재료를 제거하기 위한 헤어핀 절연층 박리 공정을 사용해야 합니다. Novanta는 헤어핀 단열재 제거 공정에서 많은 업계 선두업체와 협력하고 있습니다. 적용 요구 사항에는 일반적으로 약 3mm x 1.5mm 크기의 직사각형 구리 프로파일의 4개 면 모두에서 약 30mm를 벗겨내고 헤어핀 절연체가 포함됩니다. 스트리핑 공정은 일반적으로 1.5초 미만의 짧은 처리 주기 내에 완료되어야 합니다.
재료와 파장
헤어핀 단열을 위한 최선의 방법을 결정하기 위해스트리핑공정을 진행하기 위해서는 시장에서 사용할 수 있는 산업용 레이저 파장에 대한 재료와 흡수 스펙트럼에 대한 심층적인 분석이 필요했습니다. 헤어핀에 일반적으로 사용되는 절연 재료에는 순수 구리를 기반으로 하는 폴리아미드(PA), 폴리에테르(PE) 및 폴리이미드(PI)와 같은 유기 복합재가 포함됩니다. 이 공정의 목표는 기판에 손상을 주지 않으면서 유기 절연층 전체를 효과적으로 제거하는 것입니다.
분석을 통해 유기 절연층이 원적외선 스펙트럼 중 더 긴 파장에서 상당한 흡수 특성을 나타내는 것으로 나타났습니다. 따라서 우리는 CO2 레이저가 최고의 솔루션이라고 믿습니다.구리선에서 절연체 제거. 당사의 Synrad CO2 레이저는 9.3μm, 10.2μm 및 10.6μm 파장 옵션으로 제공되며 다양한 절연 재료의 흡수 곡선과 일치하는 다양한 스펙트럼 범위를 제공합니다. 또한 이러한 레이저는 순수 구리 기판에서 높은 반사율을 나타내므로 변색이나 표면 변형 위험을 최소화하면서 절연층을 효율적으로 제거할 수 있습니다.
CO2 레이저는 대부분의 절연 물질을 효과적으로 제거할 수 있지만, 반사 구리 표면에 1-2μm 두께의 얇은 잔류물이 남을 수 있으며, 이는 원적외선 복사만으로는 효과적으로 제거할 수 없습니다. 따라서 우리는 이 잔여 층을 완전히 제거하기 위해 두 번째 공정 단계에서 저전력 나노초 파이버 레이저를 사용합니다. 파이버 레이저는 기판에서 더 나은 흡수 특성을 갖고 있어 과도한 열과 표면 변형으로부터 구리 표면을 보호하는 동시에 철저한 박리를 가능하게 합니다.
여러 개의 단 펄스 레이저를 사용하는 레이저 제거 또는 더 강력한 단일 파이버 레이저와 같은 대체 방법을 사용하여 절연 층을 제거할 수 있지만 당사의 2단계 프로세스는 효율성, 품질 및 처리 속도 측면에서 탁월한 이점을 제공합니다.
전자의 실제 절제 공정은 일반적으로 속도 요구 사항을 충족할 수 없으며 절연 재료와 기판을 구별할 수 없습니다. 반면에 더 강한 단일 파이버 레이저를 사용하면 기판에 더 심각한 열 손상과 표면 변형이 발생합니다.
또한 두 가지 대안 모두 레이저 소스에 더 많은 투자가 필요하므로 2단계 방법은 효율성, 품질 및 비용 효율성 간의 균형을 잘 유지하면서 헤어핀 절연체 제거 공정에 이상적인 솔루션으로 남아 있습니다.
