一种电机换向器与压敏电阻激光焊接装置及方法与流程

本发明涉及一种焊接技术领域，特别涉及一种电机换向器与压敏电阻与压敏电阻激光焊接装置及方法。

背景技术：

现有的电机在生产过程中，换向器需要与转子上的线圈进行焊接，通常情况下换向器的设置在转子转轴上，在有换向器一端上设有压敏电阻，该压敏电阻设有用于连接换向器和线圈的银质焊盘。

目前普遍采用两种焊接方式，第一种采用人工烙铁方式，焊接时需要使用助焊剂，用烙铁粘上焊料进行焊接，由于银质焊盘与换向器端子为不同材料，其导热性能不同，银质焊盘导热性能差，而换向器导热较快，采用相同较高温度(焊接能量)焊接时，容易造成银质焊盘与陶瓷基分离，而采用较低温度焊接时换向器焊接温度不足，容易出现焊接不牢。同时人工焊接时每个焊点的用锡量不同，使得分布在转子轴周围质量不同，出现重力位于轴心以外，使用时产生噪声，且影响使用寿命。使用助焊剂焊接时，在焊接完成后还需要进行清洗，造成环境污染，增加工序，影响生产效率。

第二种采用激光锡丝焊接方式，通过在焊点位置旋转锡丝，对该锡丝进行激光照射，进行焊接，其同样由于压敏电阻与换向器为不同材料，其导热性能不同，压敏电阻上银质焊盘导热性能差，而换向器导热较快，采用相同较高温度(焊接能量)焊接时，容易造成压敏电阻银质焊盘与板分离，而采用较低温度焊接时换向器焊接温度不足，容易出现焊接不牢现象。同时激光锡线焊时，激光照射过程中也容易反射到转子上的线圈，烧坏线圈绝缘层，造成线圈短路。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接装置及方法，其中电机换向器与压敏电阻激光焊接装置可以防止每个焊点质量分布不均导致转子受力不平衡，提高产品质量和使用寿命。

为了解决上述问题，本发明提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接装置。该电机换向器与压敏电阻激光焊接装置包括对换向器端子进行加热的激光预热机构和向预加热换向器端子喷射焊球的激光喷焊机构，以及协调激光预热机构和激光喷焊机构工作的控制器。

进一步地说，所述电机换向器与压敏电阻激光焊接装置还包括对换向器表面进行清理的表面清理机构。

进一步地说，所述表面清理机构包括清理刷和驱动清理刷与换向器转动连接的驱动部件。

进一步地说，所述表面清理机构还包括对清理刷清理后的换向器去除碎屑的吹风机构，该吹风机构设有风嘴和与风嘴连接的风机。

进一步地说，所述电机换向器与压敏电阻激光焊接装置还包括碎屑进行收集的收集机构，该收集机构包括设有收集腔的收集器和设于收集器的负压收集口，以及与负压收集口连接的负压产生部件。

本发明还提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接装置。该电机换向器与压敏电阻激光焊接装置包括激光喷焊机构和可变功率的激光器，以及控制激光喷焊机构和可变功率的激光器协调工作的控制器。

进一步地说，所述电机换向器与压敏电阻激光焊接装置还包括对换向器表面进行清理的表面清理机构。

进一步地说，所述表面清理机构包括清理刷和驱动清理刷与换向器转动连接的驱动部件。

进一步地说，所述表面清理机构还包括对清理刷清理后的换向器去除碎屑的吹风机构，该吹风机构设有风嘴和与风嘴连接的风机。

进一步地说，所述电机换向器与压敏电阻激光焊接装置还包括碎屑进行收集的收集机构，该收集机构包括设有收集腔的收集器和设于收集器的负压收集口，以及与负压收集口连接的负压产生部件。

本发明还提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接方法，包括，

第一次喷焊步骤，先用第一能量激光照射第一焊球使被第一能量激光照射第一焊球熔化，并使该熔化的第一焊球向焊盘焊点喷射，与焊盘连接；

第二次喷焊步骤，对第一次喷焊位置用第二能量激光照射第二焊球使被第二能量激光照射第二焊球熔化，并使该熔化的第二焊球向换向器端子焊点喷射，使换向器端子与第一焊球形成的焊点或焊盘连接，其中，所述第一能量激光的能量小于第二能量激光的能量。

进一步地说，所述第一焊球熔化的温度高于第二焊球温度的熔化温度。

进一步地说，所述电机换向器与压敏电阻激光焊接方法还包括在焊接前对换向器表面进行清理的表面清理步骤。

进一步地说，所述表面清理步骤包括将在清理刷与电机换向器与压敏电阻表面接触，转动电机换向器与压敏电阻或清理刷，使清理刷与电机换向器与压敏电阻表面形成摩擦接触，直至电机换向器与压敏电阻表面氧化层分离。

进一步地说，所述表面清理步骤还包括用气体对电机换向器与压敏电阻表面吹气，将氧化层碎屑清理干净，完成表面清理。

本发明还提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接方法，包括，

先用第一激光照射换向器焊接端子对其预热，使被第一激光照射的换向器端子温度升高；

再用第二能量激光照射用于焊接的焊球，使被第二能量激光照射的焊球熔化，并使该熔化的焊球向换向器端子喷射，使端子与焊盘连接。

所述电机换向器与压敏电阻激光焊接方法还包括在焊接前对换向器表面进行清理的清理步骤。

进一步地说，所述第一能量激光的能量小于第二能量激光的能量。

进一步地说，所述熔化的第一焊球熔化的温度高于第二焊球温度的熔化温度。

进一步地说，所述表面清理步骤包括将在清理刷与电机换向器与压敏电阻表面接触，转动电机换向器与压敏电阻或清理刷，使清理刷与电机换向器与压敏电阻表面形成摩擦接触，直至电机换向器与压敏电阻表面氧化层分离。

进一步地说，所述表面清理步骤还包括用气体对电机换向器与压敏电阻表面吹气，将氧化层碎屑清理干净，完成表面清理。

本发明电机换向器与压敏电阻激光焊接装置及方法，其中电机换向器与压敏电阻激光焊接装置包括对换向器端子进行加热的激光预热机构和向预加热换向器端子喷射焊球的激光喷焊机构，以及协调激光预热机构和激光喷焊机构工作的控制器，或包括激光喷焊机构和可变功率的激光器，以及控制激光喷焊机构和可变功率的激光器协调工作的控制器。使用时通过激光预热机构对导热较快的换向器上的端子进行加热，再向端子和压敏电阻银质焊盘喷射熔化的焊球，由于换向器端子经过预热，其焊接时能量散失较慢，可以降低焊球的温度，从而避免温度较低时无法与端子浸润，温度较高时焊盘与陶瓷基分离，降低焊接工艺难度，提高焊接效果。同时由于每个球的质量误差小，且焊点均匀分布于转子转轴周围，采用激光喷焊时，可以防止每个焊点质量分布不均导致转子受力不平衡，延长使用寿命。同时采用激光锡球焊接无助焊剂，不需要焊接后进行清洗，提高效率，同时也能减少环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，描述中的附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是电机换向器与压敏电阻激光焊接装置第一实施例原理示意图。

图2是电机换向器与压敏电阻激光焊接装置第一实施例原理示意图。

图3是电机换向器与压敏电阻激光焊接方法第一实施例流程示意图。

图4是电机换向器与压敏电阻激光焊接方法第二实施例流程示意图。

下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例及图对本发明的权利要求做进一步的详细说明，可以理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，任何人在本发明权利要求范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围之内。

需要理解的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接装置实施例。

该电机换向器与压敏电阻激光焊接装置包括：对换向器端子进行加热的激光预热机构1和向预加热换向器端子喷射焊球的激光喷焊机构2，以及协调激光预热机构1和激光喷焊机构2工作的控制器3。

具体地说，所述激光预热机构采用激光方式对物体进行加热，采用现有技术如现有的激光器进行加热。所述激光喷焊机构不是本方案改进要点，其可以采用现有技术来实现，在此不再赘述其工作原理及结构。所述控制器可以采用单片机或mcu等可编程逻辑控制器，该控制器的控制过程可以根据功能通过写入的控制软件实现相应的控制目的，其控制过程或软件不是本方案改进要点，采用现有技术来实现，在此不再具体赘述其工作原理及结构。

工作时，在控制器3的控制下，先由激光预热机构1换向器端子进行加热，加热的温度根据材料特性和试验获得的数据确定，再通过激光喷焊机构2将经过激光加热熔化的焊球喷射到加热的换向器端子上，该加热的焊球能与换向器端子形成浸润结合，加热的焊球呈流体状，当焊球适当情况下，其也能与位于在换向器端子下方的焊盘形成浸润结合，使得焊盘与换向器端子形成电连接。

由于换向器端子经过预热，其焊接时能量散失较慢，可以降低焊球的温度，从而避免温度较低时无法与端子浸润，温度较高时焊盘与陶瓷基分离，即既能与端子浸润，又不能使焊盘与陶瓷基分离，降低焊接工艺难度。同时由于每个焊球的质量误差小，且焊点均匀分布于转子转轴周围，采用激光喷焊时，可以防止每个焊点质量分布不均导致转子受力不平衡，延长使用寿命。

同时由于焊球不需要助焊剂，在焊接完成后也不需要对助焊剂进行清理，提高产品生产效率，更加环保。

在本实施例中，根据需要可以设有对换向器表面进行清理的表面清理机构(附图未标示)，由于换向器表面在焊接前可能存在氧化层或灰尘，通过表面清理机构可以将换向器端子表面氧化层或灰尘去除，这样焊接后更稳定可靠。所述表面清理机构包括清理刷(附图未标示)和驱动清理刷与换向器转动连接的驱动部件(附图未标示)，所述驱动部件即可以是电机也可以是其他部件，其驱动清理刷围绕换向器转动，也可以清理刷固定，驱动换向器转动，具体采用何种方式根据需要来实施。

所述表面清理机构还可以包括对清理刷清理后的换向器去除碎屑的吹风机构，该吹风机构设有风嘴和与风嘴连接的风机，通过该吹风机构从换向器表面清理下来的碎屑清理干净。所述风机可以采用现有技术来实现，不再赘述。

所述电机换向器与压敏电阻激光焊接装置还可以包括碎屑进行收集的收集机构，避免碎屑污染环境。该收集机构包括设有收集腔的收集器和设于收集器上设有负压收集口，以及与负压收集口连接的负压产生部件。所述负压产生部件可以真空泵或风机等。工作时，由所述吹风机构将换向器表面的碎屑吹起，在收集机构作用下产生负压将吹起的碎屑吸入到收集腔内，可以避免清理碎屑吹散，污染环境。

如图2所示本发明还提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接装置。该电机换向器与压敏电阻激光焊接装置包括激光喷焊机构2和可变功率的激光器4，以及控制激光喷焊机构2和可变功率的激光器4协调工作的控制器3，其他结构采用上述施例结构，具体不再赘述。

所述可变功率的激光器4是指可以根据焊点材料特性不同分别输出不同的激光功率，即喷焊两次喷出的焊球温度不同，其中每一次喷出的焊球温度较高，当单位照射时间时，第一次焊球激光照射的功率较大，第二次焊球激光照射的温度比第一次低，因为第一次焊球喷射到焊盘上时，对焊球温度要求较高，第二次焊球喷向换器端上，其导热快，可以提高焊球温度，这个可以使两次焊球形成电连接，实现焊接。由于对焊接温度要求低的焊盘时采用较低的激光输出功率，降低焊球的温度，从而既能与焊盘浸润连接，又不会使银制的焊盘与陶瓷基分离；第二次时采用输出功率较高的激光，使第二次焊球与换向器端子浸润连接同时与第一次焊球形成的焊点连接，即既能与端子浸润，又不能使焊盘与陶瓷基分离，降低焊接工艺难度。同时由于每个焊球的质量误差小，且焊点均匀分布于转子转轴周围，采用激光喷焊时，可以防止每个焊点质量分布不均导致转子受力不平衡，延长使用寿命。

在本实施例中，根据需要可以设有对换向器表面进行清理的表面清理机构(附图未标示)，由于换向器表面在焊接前可能存在氧化层或灰尘，通过表面清理机构可以将换向器端子表面氧化层或灰尘去除，这样焊接后更稳定可靠。所述表面清理机构包括清理刷(附图未标示)和驱动清理刷与换向器转动连接的驱动部件(附图未标示)，所述驱动部件即可以是电机也可以是其他部件，其驱动清理刷围绕换向器转动，也可以清理刷固定，驱动换向器转动，具体采用何种方式根据需要来实施。

所述表面清理机构还可以包括对清理刷清理后的换向器去除碎屑的吹风机构，该吹风机构设有风嘴和与风嘴连接的风机，通过该吹风机构从换向器表面清理下来的碎屑清理干净。所述风机可以采用现有技术来实现，不再赘述。

所述电机换向器与压敏电阻激光焊接装置还可以包括碎屑进行收集的收集机构，避免碎屑污染环境。该收集机构包括设有收集腔的收集器和设于收集器上设有负压收集口，以及与负压收集口连接的负压产生部件。所述负压产生部件可以真空泵或风机等。工作时，由所述吹风机构将换向器表面的碎屑吹起，在收集机构作用下产生负压将吹起的碎屑吸入到收集腔内，可以避免清理碎屑吹散，污染环境。

如图3所示，本发明还提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接方法实施例流程示意图，包括，

步骤s10，第一次喷焊步骤,先用第一能量激光照射第一焊球使被第一能量激光照射第一焊球熔化，并使该熔化的第一焊球向焊盘焊点喷射，与焊盘连接；

步骤s11，第二次喷焊步骤,在第一次喷焊步骤上，再用第二能量激光照射第二焊球使被第二能量激光照射第二焊球熔化，并使该熔化的第二焊球向换向器端子焊点喷射，使换向器端子与第一焊球形成的焊点或焊盘连接，其中，所述第一能量激光的能量小于第二能量激光的能量。

具体地说，所述第一焊球熔化的温度高于第二焊球熔化的熔化温度。由于喷焊两次喷出的焊球温度不同，其中每一次喷出的焊球温度较高，当单位照射时间时，第一次焊球激光照射的功率较大，第二次焊球激光照射的温度比第一次低，因为第一次焊球喷射到焊盘上时，对焊球温度要求较不能过高；第二次焊球喷向换器端上，其导热快，可以提高焊球温度，这个可以使两次焊球形成电连接，实现焊接。

由于对焊接温度要求低的焊盘时第一次焊球的温度低，既能与焊盘浸润连接，又不会使银制的焊盘与陶瓷基分离；第二次焊球温度高，既能与端子浸润，又不能使焊盘与陶瓷基分离，降低焊接工艺难度。同时由于每个焊球的质量误差小，且焊点均匀分布于转子转轴周围，采用激光喷焊时，可以防止每个焊点质量分布不均导致转子受力不平衡，延长使用寿命。

根据需要，所述表面清理步骤包括将在清理刷与电机换向器与压敏电阻表面接触，转动电机换向器与压敏电阻或清理刷，使清理刷与电机换向器与压敏电阻表面形成摩擦接触，直至电机换向器与压敏电阻表面氧化层分离。

由于仅通过清理刷清理时，仅能将其表面的氧化层去除，在去除过程中产生的碎屑无法清理，容易附着在换向器，尤其是在换向器端子表面时，影响焊接稳定性。所述表面清理步骤还包括用气体对电机换向器与压敏电阻表面吹气，将氧化层碎屑清理干净，完成表面清理。

如图4所示，本发明还提供一种电机换向器与压敏电阻激光焊接方法，包括，

步骤s21，先用第一能量激光照射换向器焊接端子对其预热，使被第一激光照射的换向器端子温度升高；

步骤s22，再用第二能量激光照射用于焊接的焊球，使被第二能量激光照射的焊球熔化，并使该熔化的焊球向换向器端子喷射，使端子与焊盘连接。

具体地说，所述第一能量激光的能量小于第二能量激光的能量，即单位功率下，第一能量激光功率小于第二能量激光功率。所述熔化的第一焊球熔化的温度高于第二焊球温度的熔化温度。

由于对导热较快的换向器端子先采用第一能量激光进行预热，再向端子喷射焊球，此时的焊球温可以与焊盘适配即可，这样既可以因温度较低时，无法与端子形成焊接浸润，又能与焊盘焊接浸润，同时也不会造成银质焊盘与陶瓷基分离。既能与端子浸润，又不能使焊盘与陶瓷基分离，降低焊接工艺难度。同时由于每个焊球的质量误差小，且焊点均匀分布于转子转轴周围，采用激光喷焊时，可以防止每个焊点质量分布不均导致转子受力不平衡，延长使用寿命。

根据需要，所述表面清理步骤包括将在清理刷与电机换向器与压敏电阻表面接触，转动电机换向器与压敏电阻或清理刷，使清理刷与电机换向器与压敏电阻表面形成摩擦接触，直至电机换向器与压敏电阻表面氧化层分离。

所述电机换向器与压敏电阻激光焊接方法还包括在焊接前对换向器表面进行清理的清理步骤。该表面清理步骤包括将在清理刷与电机换向器与压敏电阻表面接触，转动电机换向器与压敏电阻或清理刷，使清理刷与电机换向器与压敏电阻表面形成摩擦接触，直至电机换向器与压敏电阻表面氧化层分离。

由于仅通过清理刷清理时，仅能将其表面的氧化层去除，在去除过程中产生的碎屑无法清理，容易附着在换向器，尤其是在换向器端子表面时，影响焊接稳定性。所述表面清理步骤还包括用气体对电机换向器与压敏电阻表面吹气，将氧化层碎屑清理干净，完成表面清理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并还使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。