关于空调用外置驱动无刷直流电机新型焊接工艺的研究

倪翠凤 王梅生 宣圣贵

【摘 要】 本文主要结合空调用外置驱动无刷直流电机在售后市场出现的内部焊接不良导致的电机失效特征，简要阐述对外置驱动无刷直流电机内部结构设计不合理性。通过实验结论对外置驱动无刷直流电机内部焊接结构进行优化改善，解决外置驱动无刷直流电机内部焊点虚焊问题。

【关键词】 外置驱动无刷直流电机 PCB板 直焊结构

1. 外置驱动无刷直流电机虚焊的原因分析及验证

1.1 数据分析

为进一步验证外置驱动无刷直流电机对售后产生的影响，公司展开对售后出现的故障数据进行分类提炼，通过售后数据对比分析，发现外置驱动无刷直流电机售后数据比较突出，主要故障集中在电机不转和卡死。通过售后故障电机复核分析主要为三相抽头线与PCB过渡板虚焊、PCB过渡板与插针虚焊两大问题，通过电机厂家不同结构（铁壳、塑封）的生产工艺进行详细对比，分析为三相绕组抽头线上有漆渣、焊接熔锡不充分、PCB过渡板与插针焊接面积小、插针过短等原因，导致电机内部焊点虚焊问题，解决虚焊问题，需要从外置驱动直流电机结构上进行优化，来解决外置驱动无刷直流电机内部焊点虚焊问题。

1.2 外置驱动直流电机结构分析

目前，外置驱动无刷直流电机分为铁壳结构和塑封结构两大类，铁壳结构外置驱动无刷直流电机焊接劣势：

1）、PCB板制作工序多，加工费用高，电机的成本增高；

2）、PCB板安装在绕组骨架卡扣时因骨架浸漆后变脆，易导致骨架及卡扣断裂问题；

3）、PCB板固定不牢固，转子转动时有摩擦PCB板的隐患，导致电机运行异响；

4）、引出线与PCB板焊接过程中因焊锡温度过高或过低导致焊点虚焊；

5）、三相抽头线残留漆渣与PCB板焊接有虚焊的隐患，虚焊会导致电机时转时停，不良品有流入市场的隐患。

塑封结构外置驱动无刷直流电机焊接劣势：

1）、PCB板制作工序多，加工费用高，电机的成本增高；

2）、PCB板固定不牢固，转子转动时有摩擦PCB板的隐患，导致电机运行异响；

3）、引出线与PCB板焊接过程中因焊锡温度过高或过低导致焊点虚焊；

4）、插针与PCB板有效焊接面积小，生产一致性差，焊接时PCB板易受力起翘，有虚焊的隐患。

1.3 试验验证

1）漆包线与PCB板焊接工艺验证：电烙铁温度过高或过低，影响PCB板与漆包线的焊接质量，有虚焊的隐患；漆包线、PCB板表面清洁度不良，焊接时熔焊效果差，有导致虚焊的隐患；去漆皮部分漆包线未完全焊接，留作余量挂在PCB板边沿有损伤漆包线隐患。

2）PCB板与插针焊接拉力验证：对批量生产的塑封结构无刷直流电机进行抽测PCB板与插针焊点拉力，共抽测30台，焊点拉力大小不一，不满足标准要求。标准按照不小于39N进行控制，焊点拉力CPK值为0.33，说明厂家过程控制能力较低，焊点拉力一致性差。

通过对铁壳结构、塑封结构外置驱动无刷直流电机生产工艺、设计结构进行对比分析，铁壳结构外置驱动直流电机因生产工艺的限制，漆包线与PCB板焊接质量受焊锡温度、漆包线及PCB板清洁度等因素的影响。塑封结构外置驱动无刷直流电机受设计结构的局限，插针与PCB板焊接有效面积小，操作一致性差，有导致虚焊的隐患。

2. 外置驱动无刷直流电机结构优化方案设计与实施

1）铁壳结构外置驱动直流电机结构优化[1]：结合电机设计结构、生产工艺，再从交流异步电机焊接工艺上考虑，将原来采用PCB板过渡焊接工艺优化成引出线与漆包线浸锡焊接工艺，取消PCB板焊接。优化前后工艺对比：

优化前，外置驱动直流电机内部焊接方式：1）、直流电机定子进行浸漆；2）、将采购的引出线与PCB板焊接的制品固定在绕组骨架上；3）、采用电烙铁焊接工艺将三相绕组的抽头线分别焊接在PCB板对应的U、V、W上；

优化后，外置驱动直流电机内部焊接方式：1）、直流电机定子进行浸漆；2）、采用浸锡工艺将引出线与漆包线进行焊接，用无纺布胶带将焊点包裹；3）、引出线穿入绝缘套管在定子槽内缠绕一圈，使用线扎将三根引出线进行固定；

2）塑封结构外置驱动直流电机结构优化[2]：塑封结构外置驱动直流电机采用PCB板与插针过渡焊接，因PCB板为单面沉铜板，插针长度设计不足，焊接时焊锡与插针没有充分融合，经振动后焊点松动导致电机不运行或缺相运行。优化前后工艺对比：

优化前，塑封結构外置驱动直流电机内部焊接方式：1）、引出线与PCB板过渡焊接；2）、带引出线焊接的PCB板定位孔套在插针上；3）、员工用手按住PCB板将插针与PCB板进行焊接；

优化后，塑封结构外置驱动直流电机内部焊接方式：1）、引出线集中压接圆形端子；2）、将圆形端子套在插针上；3）、将插针与圆形端子进行有效焊接。

通过对家用电机外置驱动无刷直流电机结构优化，优势如下：1）、解决了漆包线、引出线与PCB板虚焊问题；2）、解决了PCB板与插针虚焊问题；3）、解决了生产成本，提高工作效率，也是外置驱动无刷直流电机生产工艺的重大变更。

3.结论

1） 铁壳结构外置驱动无刷直流电机因采用传统生产工艺，引出线、漆包线与PCB板采用电烙铁进行焊接，受焊接温度、漆包线抽头和PCB板清洁度、员工操作一致性的影响，有产生批质量问题的隐患。采用引出线与漆包线浸锡直接焊接，取消PCB板过渡焊接，有效保证焊接质量，不仅解决虚焊问题，还节约了生产成本。

2） 塑封结构外置驱动无刷直流电机因受设计结构因素的制约，员工操作一致性差，PCB板与插针有效接触面积小，焊接时有虚焊的隐患。采用引出线集中压接圆形端子，再将端子卡在插针上进行焊接，保证焊接牢固，取消PCB板过渡焊接，不仅解决虚焊问题，还节约了生产成本。