文/罗悉激光，Louise May

由于比标准电线和电缆更有优势，层压式汇流排（busbars）和扁线现已广泛应用于电动汽车、太阳能和风能系统、数据中心以及工业机械等领域的诸多现代配电系统中。

然而，在大规模生产中，使用这些导体的一个主要挑战是：需要一种高效精确的工艺来剥除汇流排绝缘层，露出导电部分，以确保电气连接稳定，电流传输畅通无阻。

本文将探讨如何利用 CO2 激光器应对这一挑战，以帮助不同行业或领域的客户提升制造工艺，保持市场领先地位。

汇流排介绍

汇流排是一种用于高效电能传输的导体，通常采用扁平或矩形形状设计，旨在提供更大表面积以减少能量损失。自20世纪30年代在北美推出以来，汇流排作为电缆的替代品，因其具有更高电力效率、更易安装和更大灵活性，已成为电力分配系统中的关键组件，广泛应用于需要大电流传输的场合，并能提供更加稳定高效的电力分配解决方案。

图1：大型建筑配电架内的1500A铜汇流排。

汇流排通常由铜或铝制成。铜因其优越的导电性能和耐用性，广泛应用于高功率电力传输。而铝则更便宜更轻，因此在看中重量和成本的太阳能、风能和电动汽车行业中尤为适用。

在高功率工业应用中，汇流排需要承载1000~5000A的大电流，并提供低阻抗，以确保高效的电力传输。 在可再生能源系统中，汇流排同样需要承载大量电流，以支持太阳能电池板、风力涡轮机和储能系统的电力需求。根据这些不同应用的功率要求，汇流排的尺寸和长度通常根据系统的功率需求量身定制。其标准尺寸通常为：长度2~6m，宽度5~50cm，厚度6~20mm，具体尺寸会根据承载的电流负荷进行调整。

图2：用于数据中心的汇流排。

图3：太阳能电池板中的多个汇流排。

在电动汽车（EV）和混合动力系统中，汇流排需要轻便，能够承载100~800A的电流（具体取决于电池系统的设计和电机的输出）。电动汽车制造过程中，汇流排一般以卷材形式供应，类似传统电缆，由于电动汽车内部空间狭小且结构复杂，制造商会根据实际需求将其切割和弯曲，以适应车内空间灵活布局，并确保电力的高效传输。

图4：汽车电气系统中的汇流排。

图5：电动汽车电池舱内的汇流排。

汇流排量产面临的挑战

在电动汽车、太阳能和风能系统、数据中心以及部分工业机械中，汇流排通常覆盖有绝缘层。这种设计可以防止意外接触，提升安全性，减少短路或电气干扰的风险。但在汇流排与电气元件的连接处，必须精确地去除接触点的绝缘层，以确保电气连接稳定，电流传输畅通无阻，避免因接触不良而导致的电流阻抗增大或电力系统故障。

在传统行业中，剥漆是通过机械工具完成的，如刀具或专用切割设备，然而，这些方法可能存在一些问题：剥漆不均匀，一致性差；机械刀具容易对基材表面造成损伤，影响其导电性能和增加故障风险；生产效率低下，尤其在需要频繁更换刀具或细致调整时；在处理小面积或复杂形状时存在局限性，无法提供足够的精度和灵活度。

使用CO2 激光为汇流排高速剥漆

近年来，罗悉激光（Luxinar）在汇流排激光剥漆工艺方面取得了显著进展，针对这一工艺优化的 CO2 激光器，提升了剥漆精度、效率和可靠性，满足了汽车、电子和能源行业的应用需求。

CO2 激光器是汇流排剥漆的理想选择，因其输出的远红外光能被大多数绝缘塑料高效吸收，而被铜高度反射。这一特性使 CO2 激光能够迅速汽化绝缘层，而避损伤铜基材。

激光剥漆工艺具有数字化、灵活性高的特点，即使汇流排的外形变化，激光工艺也能迅速调整，无需额外购买新工具。此外，作为非接触式工艺，激光剥漆避免了因工具磨损或损坏引起的停工，显著减少了停机时间和生产损失。

总的来说，罗悉激光的剥漆方案具备以下优势：

• 精确控制：精确控制剥除绝缘层的深度和面积。

• 非接触工艺：激光与导线或汇流排不直接接触，降低机械损坏的风险。

• 高速高效：通过振镜快速扫描剥漆区域，可同时使用两台激光器处理多个面，大幅提高处理速度，同时确保剥漆效果。

• 环境友好：激光剥漆过程干净、废料极少。

图6：Luxinar CO2 激光去除汇流排上的漆层。（演示视频请访问 https://www.luxinar.com/applications/laser-ablating-busbars/）

适用于汇流排剥漆的产品

罗悉激光的OEM系列（OEM 45iX、45iE、65iX、100iX、）封离型CO2 激光器是该应用的理想选择，功率范围为450~1000W，波长有 10.6µm、10.25µm和 9.3µm可选。

汇流排剥漆工艺要求激光参数（如功率、模式、波长和偏振）具有高度稳定性。罗悉激光的OEM系列CO2激光器采用独特的谐振腔和电极设计，确保脉冲一致性和长期稳定性。其高质量、圆形对称的光束能够实现高速处理，同时短脉冲的高峰值功率有助于优化工艺质量，并减少热影响区。

该系列基于成熟的板条激光技术，无需真空泵或气体再循环设备。运行20,000小时内无需更换气体，大大降低了运行、维护及服务成本，保证了长寿命与稳定性；设计紧凑易于集成到生产线中，可选带外壳或无外壳版本，能灵活安装于狭小空间中。

导线剥漆

罗悉激光的CO2激光器也特别适合导线剥漆，精确去除绝缘层的同时而不损伤底层导电材料。这种工艺特别适用于航空航天和医疗器械等领域的精细导线，保证在处理复杂或微小结构时仍能保持高质量和一致性。

扁线剥漆是一个典型应用。扁线由于其扁平形状，常用于变压器、电感器等空间有限的设备中，这种形状有助于提高散热效率并支持高电流的高效传输。扁线可由铜、铝等材料制成，并经过绝缘处理以防止短路或电气干扰。

图7：涂漆的扁铜线。

另一种类型的导线是“发卡线”（hairpin），这是一种宽度为6mm的矩形铜线，表面涂有电介质绝缘漆（PEEK、PFA-PI、PA），用于电动汽车电机的电气隔离；为了实现电气连接，需要去除连接点的绝缘层以进行焊接。与汇流排剥漆一样，激光加工是非接触式的，不会损耗铜，也不需要频繁停机或更换工具。

图8：使用CO2 激光去除发卡线上的涂层。

图9：去除涂层后的发卡线。（观看演示视频请访问 https://www.luxinar.com/applications/electric-motor-hairpin-processing/ ） 

罗悉激光的CO2 激光剥漆工艺同样适用于发卡线，快速且高效。发卡线以一定角度固定，利用振镜使激光束快速扫描需要剥漆的区域，这样可以利用两台激光器同时处理发卡线的所有面。剥漆速度受涂层类型、厚度及涂覆方式影响。

适用于导线剥漆的CO2 激光器

对于剥线工艺，罗悉激光的SR系列（SR10i、SR15i、SR20i）封离型 CO2 激光器同样适用。该系列提供三种波长：10.6μm、10.25μm 和 9.3μm，并配备可现场更换的射频电源。出厂功率比额定功率高20%，易于集成到激光加工设备中。

与OEM系列激光器类似，SR系列采用成熟的板条激光技术，无需真空泵或气体循环设备，在运行20,000小时内无需更换气体，维护成本低，稳定性高。

此外，罗悉激光还提供125W CO₂激光系统——MULTISCAN® HE和MULTISCAN® VS。该系统包含一台激光器、可调节光束传输臂、振镜和控制软件，支持双激光器同步工作，处理所有表面，进一步提高效率。

未来展望

根据最近的市场报告，全球汇流排市场预计将从 2023年的8.63 亿美元增长到2030年的12.96 亿美元，复合年均增长率达6.0%。这一增长主要受到市场对可再生能源的关注以及电动汽车和先进充电站需求增加的推动。[1-2]

对电动汽车电机和其他在可再生能源中使用的机电系统的需求增加，也将推动全球漆包铜扁线市场的增长：预计将从2023年的4.187亿美元增长到2030年的5.568亿美元。[3]

这些市场趋势表明，使用CO2 激光进行发卡线和汇流排剥漆的前景广阔。随着技术在精度、速度、自动化和环境可持续性方面的不断进步，CO2 激光有望成为导线剥漆工艺的标准。随着各行各业对效率和灵活性的要求不断提高，特别是在电动汽车、可再生能源和先进电子产品等领域，罗悉激光的CO2 激光器将为制造商提供更快、更清洁和更精确的制造流程，并提高质量控制。

参考文献：

1.https://www.gminsights.com/industry-analysis/busbar-market

2.https://www.businessresearchinsights.com/market-reports/flatwire-hair-pin-motor-market-105774

3.https://reports.valuates.com/market-reports/QYRE-Auto-31T13075/global-enamelled-copper-flat-wire