著者: ジェシカ・ショーバー、ドミトリー・バデュコフ、マルテ・ヘンメリッヒ、ノバンタ アプリケーション ラボラトリー
ヘアピンは、電気モーターや発電機のステーターを製造する際に重要な役割を果たします。 ヘアピンは、有機絶縁層でコーティングされた平角銅線であり、丸くて柔軟な絶縁銅線と比較して、スロット充填率とモーター効率が高いという利点があります。 ただし、ヘアピン コイルは比較的厚いため、従来の巻線技術と絶縁材の剥離に課題が生じています。 さらに、ステーターの組み立て後にヘアピンを取り付けるには、大規模な溶接作業が必要です。
ヘアピン端の効率的かつ高品質なはんだ付けを実現するには、銅線の表面がきれいで残留物がない必要があります。 ヘアピン表面の清浄度は、溶接品質とモーターの全体的な性能に直接影響します。 したがって、ヘアピンの製造プロセスでは、長方形の銅プロファイル上の絶縁体または磁器材料を除去するヘアピン絶縁層剥離という非常に重要なプロセスを使用する必要があります。 Novanta は、ヘアピン絶縁剥離プロセスにおいて多くの業界リーダーと協力しています。 通常、アプリケーション要件には、約 3mm x 1.5mm の長方形の銅プロファイルの 4 辺すべてを約 30mm 剥ぎ取ることと、ヘアピン絶縁が含まれます。 剥離プロセスは、通常 1.5 秒未満の短い処理サイクル内で完了する必要があります。
材質と波長
ヘアピン絶縁の最適な方法を決定するにはストリッピングこのプロセスでは、市場で入手可能な工業用レーザー波長に対する材料とその吸収スペクトルの詳細な分析が必要でした。 ヘアピンで一般的に使用される絶縁材料には、純銅をベースとしたポリアミド (PA)、ポリエーテル (PE)、ポリイミド (PI) などの有機複合材料が含まれます。 このプロセスの目的は、基板に損傷を与えずに有機絶縁層全体を効果的に除去することです。
分析の結果、有機絶縁層は遠赤外線スペクトル内の長波長で顕著な吸収特性を示すことがわかりました。 したがって、CO₂ レーザーが最適なソリューションであると考えています。銅線から絶縁体を取り除く。 当社の Synrad CO₂ レーザーは、9.3μm、10.2μm、10.6μm の波長オプションで利用でき、さまざまな絶縁材料の吸収曲線と一致するさまざまなスペクトル範囲を提供します。 さらに、これらのレーザーは純銅基板上で高い反射率を示し、変色や表面改質のリスクを最小限に抑えながら絶縁層を効率的に除去します。
CO₂ レーザーはほとんどの絶縁材料を効果的に除去できますが、1-2 μm の厚さの薄い残留物が反射銅表面に残る場合があり、遠赤外線だけでは効果的に除去できません。 したがって、この残留層を確実に完全に除去するために、第 2 プロセスステップで低出力のナノ秒ファイバーレーザーを使用します。 ファイバーレーザーは基板内での吸収特性が優れているため、銅表面を過度の加熱や表面改質から保護しながら、完全な剥離が可能になります。
絶縁層の除去には、複数の短パルス レーザーや単一のより強力なファイバー レーザーを使用するレーザー アブレーションなどの代替方法も利用できますが、当社の 2 段階プロセスは、有効性、品質、処理速度の点で優れた利点を提供します。
前者の実際のアブレーションプロセスは通常、速度要件を満たすことができず、絶縁材料と基板を区別できません。 一方、単一のより強力なファイバーレーザーを使用すると、基板により深刻な熱損傷と表面改質が生じます。
さらに、どちらの代替方法もレーザー光源への多額の投資が必要となるため、2 ステップ法は依然としてヘアピン絶縁剥離プロセスにとって理想的なソリューションであり、効率、品質、費用対効果のバランスが取れています。
