精密焊接新突破：激光焊接技术在直流电机中的应用

一、项目背景

直流电机因其出色的调速性能、强大的起动扭矩和优异的过载能力，在工业自动化和家用电器中扮演着重要角色。然而，直流电机在运行过程中，碳刷与换向器之间的电流换向会产生火花和噪音，这不仅影响电机的寿命，还可能对电网造成干扰。为了解决这一问题，压敏电阻器被广泛用于直流电机中，以减少换向火花和电磁噪音。

二、压敏电阻简介

压敏电阻(Varistor)是一种由 ZnO、SrTiO3 等陶瓷材料制成的电子元件，它的电阻值具有非线性特性，在一定的温度下和一定电压范围内，其电阻值随电压的升高急剧下降。在直流电机中，压敏电阻器并联于换向器线圈铜钩上，当感应电动势超过其压敏电压时，压敏电阻器的阻值迅速降低，从而分流换向器、电刷和线圈上的电流，减少换向火花和电磁噪音的产生。

三、焊接工艺的重要性

在焊接压敏电阻环时应注意以下几点，以保证焊接品质：
（一）压敏电阻的各个焊点大小要一致，压敏电阻器不能偏芯或倾斜，否则会造成电机转子不平衡，从而引起电机震动、噪音等，加快轴承的磨损，缩短电机寿命。

（二）钎料与换向器铜钩、压敏电阻器的电极要充分润湿，钎料应包裹住铜钩表面，与压敏电阻器电极的润湿脚小于 45°，否则焊点的接触电阻可能比预期大，压敏电阻器在承受高的火花电压时，其电阻值不能降到预期的值，也就不能达到预期的保护电机元件的目的。

（三）焊点周围不能有太多的助焊剂残留物，因为电机在高速运转的过程中，压敏电阻器表面温度最高可升至 130℃，在该温度下，过多的助焊剂残留物会在高温的作用下软化，再加上电机高速旋转的离心作用，这些残留物可能被甩到转子与定子的间隙中引起电机卡死等不良现象。

四、国内外应用现状

目前，国内外主要的直流电机生产厂家普遍采用电烙铁加焊锡丝的方式进行压敏电阻的焊接。这种方式虽然成熟，但存在效率低下、助焊剂残留多等问题，且清洗工序增加了生产成本和环境污染的风险。

五、目前焊接工艺及其优缺点

在目前使用的电机转子焊压敏电阻焊接工艺中，使用电烙铁作为热源，使用松香芯焊锡丝作为钎料对被焊接部位进行接触式焊接。

手工电烙铁焊接工艺的难点是：换向器铜钩垂直于压敏电阻的电极面，且两者之间有 1mm左右的间隙；焊接时，需要锡液在换向器铜钩与压敏电阻电极之间搭桥，使两者相连形成焊点；而且电烙铁焊咀不能直接接触压敏电阻电极，以免烧坏电极膜。

烙铁焊是接触式焊接，容易将锡液粘在烙铁头上，导致换向器铜钩不上锡，造成拉尖和不能搭桥等不良现象。另外，这种焊接方式的焊接效率低，焊好一个电机转子需要花费近 1 分钟时间，这种方式已成为工艺瓶颈。第三，助焊剂与温度较高的焊咀接触，致使其活性降低，因此需要较高的助焊剂用量，因此其残留量也很多，增大了残留物的对电机性能的影响。从上图可以看出，压敏电阻环上聚集了较多的助焊剂残留物，为了保证电机的可靠性，采用这种工艺焊接的电机转子都要用有机溶剂清洗才会转入下一工序。

由此可见，目前焊接工艺次品率高，残留物多的一个重要原因是采用了接触式焊接方式。为了对这一现状进行改善，需求非接触式焊接在直流电机压敏电阻焊接工艺中的应用。非接触式焊接加热源不直接与软钎料和被焊材料接触，不会产生软钎料粘连等问题；而且非接触式焊接一般加热时间短，对助焊剂的消耗少或无需助焊剂，因此，可以实现以较少的助焊剂使用量达到较好的焊接的效果，从而可以降低焊后残留量，进而实现免清洗的目的。

六、激光焊接工艺

激光焊接（Laser Soldering），作为一种先进的非接触式焊接技术，正逐渐成为焊接领域的新标准。它通过聚焦高能量密度的激光束，对目标焊接区域进行精确的局部加热，实现了高效且精密的焊接过程。激光焊接技术以其卓越的焊接精度、微小的热影响区域、迅捷的焊接速度、紧凑的操作空间、无需助焊剂的便利性、易于实现自动化控制以及灵活的输出功率调节等优势，正被广泛应用于电子制造、医疗器械、航空航天等行业。

激光焊接的非接触式特性显著降低了焊接过程中的残余应力，减少了对邻近焊点和部件的潜在损伤。在传统手工焊接难以触及的区域，激光焊接技术能够轻松应对，完成精细的焊接任务。其在狭小空间和复杂结构的焊接作业中展现出无与伦比的优势，特别是在需要精确控制焊接点的微型电子组件焊接中。

此外，激光焊接技术的无残留特性和无需清洗的过程，极大地提高了生产效率和产品质量。它的热影响区域小，意味着对焊接区域周围材料的热损伤风险降至最低，这使得激光焊接成为提升焊接质量、实现清洁生产的理想选择。随着技术的不断进步，激光焊接技术无疑将在未来的精密焊接领域扮演越来越重要的角色。

大研智造激光焊锡机精密焊接案例

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七、结论

激光焊接技术在直流电机压敏电阻焊接中的应用，不仅提高了焊接质量，还减少了助焊剂残留，有望实现免清洗焊接工艺。随着技术的不断进步，激光焊接将成为直流电机压敏电阻焊接的优选工艺。

本文由大研智造撰写，专注于提供智能制造精密焊接领域的最新技术资讯和深度分析。大研智造是集研发生产销售服务为一体的激光焊锡机技术厂家，拥有20年+的行业经验。想要了解更多关于激光焊锡机在智能制造精密焊接领域中的应用，或是有特定的技术需求，请通过大研智造官网与我们联系。欢迎来我司参观、试机、免费打样。

审核编辑 黄宇