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“电机是一台设备的心脏”这个在电机工程师圈可以说是公认的说法:无论是关节模组中的驱动电机,还是灵巧手中的空心杯电机,都需要在有限空间内完成精密装配。电机内部不同部件承担的功能并不相同,所涉及的胶粘需求也从结构固定延伸到线组保护、灌封和热管理。 机械连接在电机制造中仍然发挥着重要作用,但在部分精密装配中也存在一定局限。例如,在电机铁芯叠片制造中,焊接、铆接和自扣式压装可能带来绝缘性能下降、热变形、局部应力集中及涡流损耗等问题。胶粘连接可以在适合的结构中,为电机设计和制造提供新的装配选择。 对于人形机器人电机而言,选胶前建议先弄清楚以下三个问题。 问题一:粘接的是哪个位置,主要解决什么问题? 码盘、转子和定子外壳结构粘接 在人形机器人关节模组中,码盘、转子和定子外壳等部件需要在紧凑空间内实现可靠连接,同时满足高强度、耐温、抗冲击和抗疲劳等要求。 针对这些结构粘接位置,3M DP420和DP460环氧胶粘剂均采用增韧型双组分环氧体系,具有较高的剥离和剪切强度,并兼顾抗冲击与抗疲劳性能,可用于码盘、转子和定子外壳等关节模组部件的结构连接。 两款产品的主要区别之一在于装配操作窗口。DP420的操作时间约为20分钟,约2小时达到操作强度;DP460的操作时间约为60分钟,约4小时达到操作强度。 从装配节拍来看,涂胶、定位和调整流程相对紧凑时,可优先评估DP420;当装配结构较复杂,需要更长的定位或重新调整时间时,可进一步评估DP460。这一区分主要基于操作时间,并不代表两款产品存在简单的性能高低关系。 针对码盘、转子和定子外壳等关节模组结构粘接,3M DP420和DP460增韧型环氧结构胶具有较高的剥离和剪切强度,并兼顾抗冲击和抗疲劳性能,可用于相关部件。 空心杯电机外壳、线组及内部结构 在人形机器人灵巧手的空心杯电机中,胶粘应用覆盖:外壳粘接;电机内部结构粘接;线束粘接;线束灌封。针对这些不同应用,3M可提供结构粘接、线组固定及灌封保护等材料方案,并结合空心杯电机的结构尺寸、粘接位置和生产工艺进行匹配。不同位置承担的功能不同,应分别选择相应的材料方案,而不是使用同一种结构胶覆盖全部应用。 其中,空心杯电机绕组线圈与壳体的粘接,可评估3M 2214环氧胶粘剂高温新配方(2214HTNF),该产品为单组分体系,适合点小胶量施胶。 问题二:主要面对长期振动,还是更高的工作温度? 明确粘接位置后,还需要判断该部件运行过程中主要面对的工况。结构粘接产品不能只按照“强度更高”或“耐温更高”进行排列,而应结合振动、疲劳、工作温度和固化方式分别选择。 长期振动与循环载荷 人形机器人电机中的码盘、转子及相关结构件需要长期重复运行。仅比较胶粘剂的初始静态强度,并不足以判断连接部位的长期可靠性,还需要关注产品的抗冲击、抗疲劳、剥离和剪切性能。 DP420具有高剥离和剪切强度,并采用增韧设计以提升抗冲击和抗疲劳性能;DP460同样具有高剥离、剪切、耐冲击和抗疲劳性能,并提供更长的操作时间。 对于码盘、转子和定子外壳等关节模组结构粘接,DP420和DP460均可用于相关部件的结构连接,具体型号可根据装配操作窗口进行选择,并结合实际部件、基材、胶层结构及使用环境开展振动、疲劳和环境可靠性验证。 较高耐温要求下的单组分热固化 当电机粘接位置对耐温性能提出更高要求,同时产线具备加热固化条件时,可进一步评估3M Scotch-Weld 2214环氧胶粘剂高温新配方(2214HTNF)。 2214高温新配方是一款单组分、100%固含量、热固化环氧胶粘剂,主要特点包括: l 在不超过177℃(350℉)的温度环境中可保持良好的结构强度,适用于-82℃至177℃范围内需要高强度的应用场合; l 单组分体系无需测量和混合,通常可以在加热之前重新加工;在121℃(250℉)条件下1小时达到完全固化; l 铝填充配方,膏状质地,施胶后不下垂、无流挂,适合点小胶量的精细施胶应用; l 剪切强度2800 psi、硬度85 Shore D,可减少冲击和震动、实现噪声和振动控制; l 环氧胶粘剂因易用性、机械强度和抗化学性而广受好评,耐溶剂性能优异;单组分环氧胶粘剂与双组分环氧胶粘剂相比,耐高温性能更强。 问题三:产品能否匹配实际装配工艺? 对于码盘、转子和定子外壳等结构粘接,可先根据操作窗口区分DP420与DP460: DP420提供约20分钟操作时间,适合定位和调整流程相对紧凑的装配; DP460提供约60分钟操作时间,并在约4小时内达到操作强度,更适合需要较长定位和重新调整时间的结构。 对于较高耐温要求: 2214高温新配方采用单组分热固化工艺,无需现场测量和混合,在121℃(250℉)条件下1小时即可完全固化; 其膏状质地施胶后不下垂、无流挂,适合点小胶量应用;产线需具备相应的加热固化条件。 对于空心杯电机外壳、内部结构、线组粘接、线组灌封及导热灌封,3M则根据不同位置承担的功能,从结构粘接、灌封保护及热管理材料中匹配相应方案。 结语 人形机器人电机粘接胶不存在一款产品覆盖所有位置的统一答案。 码盘、转子和定子外壳等结构件,需要重点关注连接强度、抗冲击和抗疲劳;对耐温要求更高的结构粘接,还需要结合基材和固化方式选择产品;空心杯电机则覆盖外壳粘接、内部结构固定、线组粘接、线组灌封及导热灌封,应按照结构固定、电气保护和热管理等不同功能分别匹配材料方案。 针对码盘、转子和定子外壳等关节模组结构粘接,可重点评估DP420和DP460;对于较高耐温要求的结构粘接,以及空心杯电机绕组线圈与壳体的粘接,可根据产线加热固化条件进一步评估2214高温新配方。其他电机粘接、灌封及热管理应用,则由3M技术团队结合具体结构和工况匹配相应方案。
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