關于空調用外置驅動無刷直流電機新型焊接工藝的研究

倪翠鳳 王梅生 宣圣貴

【摘 要】 本文主要結合空調用外置驅動無刷直流電機在售后市場出現的內部焊接不良導致的電機失效特征，簡要闡述對外置驅動無刷直流電機內部結構設計不合理性。通過實驗結論對外置驅動無刷直流電機內部焊接結構進行優化改善，解決外置驅動無刷直流電機內部焊點虛焊問題。

【關鍵詞】 外置驅動無刷直流電機 PCB板 直焊結構

1. 外置驅動無刷直流電機虛焊的原因分析及驗證

1.1 數據分析

為進一步驗證外置驅動無刷直流電機對售后產生的影響，公司展開對售后出現的故障數據進行分類提煉，通過售后數據對比分析，發現外置驅動無刷直流電機售后數據比較突出，主要故障集中在電機不轉和卡死。通過售后故障電機復核分析主要為三相抽頭線與PCB過渡板虛焊、PCB過渡板與插針虛焊兩大問題，通過電機廠家不同結構（鐵殼、塑封）的生產工藝進行詳細對比，分析為三相繞組抽頭線上有漆渣、焊接熔錫不充分、PCB過渡板與插針焊接面積小、插針過短等原因，導致電機內部焊點虛焊問題，解決虛焊問題，需要從外置驅動直流電機結構上進行優化，來解決外置驅動無刷直流電機內部焊點虛焊問題。

1.2 外置驅動直流電機結構分析

目前，外置驅動無刷直流電機分為鐵殼結構和塑封結構兩大類，鐵殼結構外置驅動無刷直流電機焊接劣勢：

1）、PCB板制作工序多，加工費用高，電機的成本增高；

2）、PCB板安裝在繞組骨架卡扣時因骨架浸漆后變脆，易導致骨架及卡扣斷裂問題；

3）、PCB板固定不牢固，轉子轉動時有摩擦PCB板的隱患，導致電機運行異響；

4）、引出線與PCB板焊接過程中因焊錫溫度過高或過低導致焊點虛焊；

5）、三相抽頭線殘留漆渣與PCB板焊接有虛焊的隱患，虛焊會導致電機時轉時停，不良品有流入市場的隱患。

塑封結構外置驅動無刷直流電機焊接劣勢：

1）、PCB板制作工序多，加工費用高，電機的成本增高；

2）、PCB板固定不牢固，轉子轉動時有摩擦PCB板的隱患，導致電機運行異響；

3）、引出線與PCB板焊接過程中因焊錫溫度過高或過低導致焊點虛焊；

4）、插針與PCB板有效焊接面積小，生產一致性差，焊接時PCB板易受力起翹，有虛焊的隱患。

1.3 試驗驗證

1）漆包線與PCB板焊接工藝驗證：電烙鐵溫度過高或過低，影響PCB板與漆包線的焊接質量，有虛焊的隱患；漆包線、PCB板表面清潔度不良，焊接時熔焊效果差，有導致虛焊的隱患；去漆皮部分漆包線未完全焊接，留作余量掛在PCB板邊沿有損傷漆包線隱患。

2）PCB板與插針焊接拉力驗證：對批量生產的塑封結構無刷直流電機進行抽測PCB板與插針焊點拉力，共抽測30臺，焊點拉力大小不一，不滿足標準要求。標準按照不小于39N進行控制，焊點拉力CPK值為0.33，說明廠家過程控制能力較低，焊點拉力一致性差。

通過對鐵殼結構、塑封結構外置驅動無刷直流電機生產工藝、設計結構進行對比分析，鐵殼結構外置驅動直流電機因生產工藝的限制，漆包線與PCB板焊接質量受焊錫溫度、漆包線及PCB板清潔度等因素的影響。塑封結構外置驅動無刷直流電機受設計結構的局限，插針與PCB板焊接有效面積小，操作一致性差，有導致虛焊的隱患。

2. 外置驅動無刷直流電機結構優化方案設計與實施

1）鐵殼結構外置驅動直流電機結構優化[1]：結合電機設計結構、生產工藝，再從交流異步電機焊接工藝上考慮，將原來采用PCB板過渡焊接工藝優化成引出線與漆包線浸錫焊接工藝，取消PCB板焊接。優化前后工藝對比：

優化前，外置驅動直流電機內部焊接方式：1）、直流電機定子進行浸漆；2）、將采購的引出線與PCB板焊接的制品固定在繞組骨架上；3）、采用電烙鐵焊接工藝將三相繞組的抽頭線分別焊接在PCB板對應的U、V、W上；

優化后，外置驅動直流電機內部焊接方式：1）、直流電機定子進行浸漆；2）、采用浸錫工藝將引出線與漆包線進行焊接，用無紡布膠帶將焊點包裹；3）、引出線穿入絕緣套管在定子槽內纏繞一圈，使用線扎將三根引出線進行固定；

2）塑封結構外置驅動直流電機結構優化[2]：塑封結構外置驅動直流電機采用PCB板與插針過渡焊接，因PCB板為單面沉銅板，插針長度設計不足，焊接時焊錫與插針沒有充分融合，經振動后焊點松動導致電機不運行或缺相運行。優化前后工藝對比：

優化前，塑封結構外置驅動直流電機內部焊接方式：1）、引出線與PCB板過渡焊接；2）、帶引出線焊接的PCB板定位孔套在插針上；3）、員工用手按住PCB板將插針與PCB板進行焊接；

優化后，塑封結構外置驅動直流電機內部焊接方式：1）、引出線集中壓接圓形端子；2）、將圓形端子套在插針上；3）、將插針與圓形端子進行有效焊接。

通過對家用電機外置驅動無刷直流電機結構優化，優勢如下：1）、解決了漆包線、引出線與PCB板虛焊問題；2）、解決了PCB板與插針虛焊問題；3）、解決了生產成本，提高工作效率，也是外置驅動無刷直流電機生產工藝的重大變更。

3.結論

1） 鐵殼結構外置驅動無刷直流電機因采用傳統生產工藝，引出線、漆包線與PCB板采用電烙鐵進行焊接，受焊接溫度、漆包線抽頭和PCB板清潔度、員工操作一致性的影響，有產生批質量問題的隱患。采用引出線與漆包線浸錫直接焊接，取消PCB板過渡焊接，有效保證焊接質量，不僅解決虛焊問題，還節約了生產成本。

2） 塑封結構外置驅動無刷直流電機因受設計結構因素的制約，員工操作一致性差，PCB板與插針有效接觸面積小，焊接時有虛焊的隱患。采用引出線集中壓接圓形端子，再將端子卡在插針上進行焊接，保證焊接牢固，取消PCB板過渡焊接，不僅解決虛焊問題，還節約了生產成本。