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耐磨静音齿轮传动在智能家居上的典型应用
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2023.01.17 山东

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随着国内居民生活水平的提高,消费者对家居生活的舒适化、安全化、智能化的追求也越来越强烈。随着5G产业、云计算、大数据等技术的不断发展,智能家居产业的市场需求越来越大,孕育出了巨大的市场前景。从2016年到2020年,中国整个智能家居的市场规模近乎翻番,超过5000亿,2020年受疫情的影响增速明显放缓。随着疫情的不断消退,智能家居市场有望迎来新一轮爆发,未来五年全球市场规模的复合增长率有望达到11.6%,市场潜力大。

一.智能家居之电动窗帘

作为组成智能家居系统的重要一环,智能窗帘的产业增长与智能家居密不可分。无论是地产商为实现差异化竞争而为精装楼盘配备智能家居,还是传统家庭的智慧化改造,都为智能窗帘的增长提供了新的增长空间,也直接带动了智能窗帘的核心部件——电机的增长。专业的咨询公司数据显示,全球电动窗帘的市场规模持续增长,预计将从2019年的112.9亿美元,增长到2025年的163.9亿美元,未来五年的年复合增长率达到9.8%。

智能电动窗帘的行星减速齿轮电机,毫无疑问是电动窗帘功能和品质的核心部件,那么在选用时需要注意哪几点呢?

1.安全性:电机的性能好坏是衡量产品是否安全的决定性因素,在运行过程中是否发烫、发热量低、连续运行时电机的特点等,这些都要关注。

2.静音性:智能窗帘的体验感除了智能外,就是它在自我执行功能时是否会有噪音,所以购买时可以看看是否有静音设计,要保证声音微弱甚至没有。

3.使用寿命:三天两头这出问题那出问题肯定是不行的,选购时可以选择高品质部件和全密封润滑设计,从而能够让电机运行更稳定耐用。也可以通过电机运行功率、噪音来判断。

4.电机功率:物理都知道交流和直流电,窗帘电机也有这两种,直流电机功率偏小所以也比较省电;凡事物极必反,功率过大会损伤轨道系统、过小就会拉不动窗帘。

在智能窗帘行星齿轮箱的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33材料可以帮助您一起解决:1.POM和PA66齿轮和内齿圈噪音比较大;2.耐磨耐疲劳性不够;3.PA12和TPEE齿轮,耐磨性不够,在60摄氏度以上时,扭力下降比较快;4.齿轮的耐腐蚀性不够;5.有断齿的情况。

二.智能家居之智能锁

智能门锁是指基于传统机械锁改进的,在住户识别、安全守护和智能管理方面有所创新,兼具安全、便利、先进技术等复合型锁具。常见的智能门锁物理结构一般由前面板(前把手、按键/触控/刷卡/摄像/指纹/虹膜等模块、显示模块、机械钥匙孔、锁体前壳等)、中心主体(主控板及通讯模块、语音/蜂鸣器、灯条控制板、传动机构、前固定板、后固定板等)、后面板(保险开关、电池仓盖、后把手、传动机构、反锁旋钮、锁体后壳等)组成。智能门锁的技术构成除一般的机械传动技术外,还包含识别与控制技术(生物识别、RFID、密码控制等)、通信技术。

据Mordor Intelligence调研数据,2020年全球智能门锁市场规模达到31亿美元,年复合增长率或高达15.4%,预计2026年将达到80亿美元左右;此外,亚太市场的增速最快,预计2021-2028年年复合增长率可达24%。2020年中国智能门锁销量为1640万套,同比增长幅度为17%。智能门锁是踏入智能家居的入门关?如今中国的智能门锁在售品牌早已超过几百个。

智能锁电机是智能锁的核心部件,智能家居门锁电机控制系统使用减速齿轮箱加上齿轮电机,通过齿轮电机的传动拉动锁芯能有效的控制锁芯的开锁、闭锁功能,这种设计使得锁芯可控、可靠性高、寿命长,开锁的速度快!

真插锁芯是葫芦状的,贯穿锁体的两侧,锁芯中间有个传动装置,供钥匙旋转时控制锁舌的伸缩。智能家居电机控制系统解决方案在锁芯的传动装置使用减速齿轮箱加上齿轮电机,通过齿轮电机的传动拉动锁芯能有效的控制锁芯的开锁、闭锁功能,这种设计使得锁芯可控、可靠性高(智能锁打不开的情况)、寿命长,从根本上实现智能门锁的安全性和可靠性。此方案中所采用的智能锁齿轮电机皆通过出色的调试性能:可承受振动、冲击以及高和低的温度,体积性能比佳;通过低电磁干扰、低噪音测试终实现低噪音、高动态性能、耗能低寿命长的产品特点。

苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料在智能锁电机齿轮上的应用,解决了传统工程塑料在齿轮传动上的一些矛盾:扭矩与静音的矛盾(传统的POM,比如100P,扭矩传递不错,但有时噪音过大,甚至出现断齿);静音与受力的矛盾(比如POM 100ST,尼龙12和TPEE,静音的问题看似解决了,但不够受力,加大齿轮的模数和齿厚,但空间有限);常温下的表现与冷热冲击后的表现难以兼顾的矛盾(PA66、POM、PA12、TPEE,在低温到零下40度到120度,无法保持力学性能的相对稳定性)。

Wintone Z33工程塑料以其良好而均衡的综合性能:优异的耐磨性和低噪音、抗振和抗冲击、耐疲劳和耐腐蚀性、优异的高低温性能,可以帮您的智能锁从选材开始就获取强健的竞争力!

三.智能家居之扫地机器人

随着生活水平的提高,家电消费也从以前单纯的数量增长,发展到品质升级和规模增长同时并重的阶段,人们对于家电产品的升级需求渐趋明显。加上懒人经济”的推动 ,近两年来,消费者对扫地机器人的关注度日益提升,目前吸尘器市场群雄逐鹿,国产品牌与国外品牌也是互不相让,竞争程度异常激烈。

相关数据显示,当前美国和中国已经成为扫地机器人的两大主要市场,但即便是最发达的美国市场,数据显示其家庭智能扫地机器人渗透率不到20%,而中国沿海地区智能扫地机器人的渗透率为4%-5%,内陆地区的渗透率则低至0.5%。近年来,国家相关部门对机器人产业的扶持力度也不断加大。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,明确将服务机器人技术作为重要发展方向之一。面对百亿级的市场蛋糕,涌入大量企业参与争夺是必然的结果。根据市场调研机构Technavio最新研究报告,到2020年,全球扫地机器人市场规模将达33.1亿美元。

作为所有智能家电中非常复杂的一款产品,扫地机器人集合了机械性能、导航算法、专利壁垒于一身,这个行业树立起了强大的行业壁垒。国内扫地机器人的痛点主要在于,其一是质量参差不齐。其二是死角问题、路径规划随机式清扫导致部分区域清扫不干净或者进入卫生间厨房等,其次是顽固污渍的高清洁难题一直存在。其三是,功能上强调扫而非吸,清扫效果差,并未完全解放人力,大型的颗粒物、顽固污渍依然需要人力协助。因此,有些扫地机器人对很多用户来讲,使用体验很差,基本属于花瓶角色。

专业的齿轮箱生产商,携手创新工程塑料提供商和扫地机厂家在微型传动系统方面优化扫地机的齿轮箱结构赋能扫地机实现智能化科技化。通过对扫地机齿轮箱的分析设计及齿轮齿形的重新开发,对高性能耐磨静音齿轮专用工程塑料的应用,以及对轮子结构的优化让轮子拥有更好的收缩及加大力矩让在狭小的空间更好的移动。在主刷齿轮箱做结构的调整尽量头发的进入及缠绕导致马达的损坏,延迟了产品的使用寿命,降低产品噪音。

马达是扫地机器人的关键零部件,为了解决扫地机的马达问题,专业的齿轮箱设计和生产厂家需要使用扫地机在实际工作过程中的清扫、越障等工作参数来进行马达的设计、制造,通过机加工和精密注塑对扫地机齿轮箱齿轮和齿形进行优化设计和制造,提高马达的的精密度。扫地机的技术创新,需要依靠,材料、设计、制造、传感和导航算法等等系统提升,谁能优先解决用户痛点,谁就有可能在国内扫地机器人和微型电机齿轮箱市场抢得先机。

苏州维本工程塑料Wintone Z33和ZG6齿轮专用工程塑料,以优良的传动静音效果、优异的耐磨性和耐疲劳性、在高低温不同温度段保持强韧的机械性能、低吸湿率和尺寸稳定性,让您的智能扫地机和电机齿轮箱,从选材开始就获取强健的竞争力,并帮助您优化用材的系统成本!

四.智能家居之智能油烟机

随着智慧家居和场景的布局,厨卫家电越来越趋向智能化,尤其是很多家装风格趋向把开放式厨房和客厅的一体化。开放式厨房比较大的问题就是四处逃逸的油烟,消费者在厨房的需求正在变得越来越多样化。用微型升降驱动系统帮助解决四处逃逸的油烟,避免造成室内外环境的油烟污染问题。大家在商场里可以看到的多数油烟机对油烟吸力、油污净化程度等等功能的实现,多采用油烟机的风量大,风压强的技术。但还是有点弊端,比如风量大,噪音同步增大,在厨厅一体的应用场景,显然不适用,所以智能油烟机应景而生。

传统的智能油烟机是将微处理器、传感器技术、网络通信技术结合精密传动系统引入家电设备后形成的家电产品。它采用现代工业自动控制技术、互联网技术与多媒体技术的油烟机产品,能够自动感知工作环境空间状态和设备自身状态,能够自动控制及接收用户在住宅内或远程的控制指令,然而,更高级的智能油烟机作为智能家电的组成部分,能够与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统,实现智能家居功能。

智能油烟机的驱动系统主要有两种解决方案,分别是行星减速电机自动翻盖齿轮箱解决方案和升降油烟机小型推杆齿轮箱解决方案。油烟机自动翻盖驱动系统主要用于主要用于解决油烟机自动翻盖面板的困难及多角度缩短翻盖时间及提高力矩寿命的问题。

智能油烟机自动翻盖驱动系统在于:

1.采用行星齿轮的设计行业的设计理念及方案,降噪功能高;

2.采用蜗轮蜗杆结构及行星齿轮箱双重结构,能轻松翻起面盖。

在智能油烟机翻盖驱动系统行星齿轮箱的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33材料可以帮助您一起解决:1.POM齿轮噪音比较大;2.POM齿轮耐磨耐疲劳性不够;3.PA12和TPEE齿轮,耐磨性和扭矩不够,在60摄氏度以上时,扭力下降比较快;4.常规材料齿轮的耐腐蚀性不够;5.POM和尼龙齿轮偶尔有断齿的情况。

五.智能家居之智能水表

智能水表行业企业较为分散,据不完全统计,我国智能水表厂家多达500多家,其中大部分是由机械水表厂家转型而成,虽然智能水表已经推出多年,但是受制于技术因素,无法像机械水表那样大规模的批量生产,大多数厂家都走的是小而精的生产模式。

目前我国智能水表厂家大多还是集中在东部地区,如广东、福建、河南等区域,北方地区也有几家大型智能水表厂家如北京、河北、山东等区域,而西南地区只有四川有多家智能水表厂存在。很多的厂家通过长期的电子技术的研发以及对于国外技术的引进很多的产品的加工形式逐步趋向于科技化以及智能化,很多的IC卡水表生产有了跨越式的发展。

智能IC卡水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。这与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比,是一个很大的进步。智能IC卡水表除了可对用水量进行记录和电子显示外,还可以按照约定对用水量自动进行控制,并且自动完成阶梯水价的水费 计算,同时可以进行用水数据存储的功能。由于其数据传递和交易结算通过IC卡进行,因而可以实现由工作人员上门操表收费到用户自己去营业所交费的转变。IC卡交易系统还具有交易方便,计算准确,可利用银行进行结算的特点。

采用IC卡智能水表后,可以改变自来水收费及管理的现状,达到下列管理目标:

1.智能水表代替传统水表,用IC卡实现预付费,实现“先付费后用水”、持卡结算的理想管理模式,从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象,使自来水公司应收费用及时到位。

2.建立自来水公司计算机信息管理网络系统,实现对自来水供应、自来水用户及自来水公司员工的科学化管理;建立完善的财务核算管理,使自来水公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化,提高自来水公司的服务质量和竞争力。

3.减轻工作人员的劳动强度,消灭(减少)现金交易,减少人为差错和杜绝贪污案件的发生。

4.提供方便的统计查询功能,便于全面、及时地了解情况,为决策提供依据。IC卡水表系统是由IC卡水表、通用IC卡及计算机收费管理网络组成,起核心是IC卡水表。

苏州维本工程塑料Wintone Z33材料作为一款强韧耐磨型工程塑料,在齿轮应用上最显著的特点是:耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。

在智能表(水表、电表、煤气表)执行器减速齿轮箱、行星减速电机、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩器齿轮、汽油机凸轮、电助力自行车中置电机齿轮等等工业齿轮的应用上,与传统的POM和PA66相比,Wintone Z33具有更好的耐磨性、静音、弹性、耐疲劳性和抗形变能力,Z33在保持了良好刚性的同时,进一步提升了弹性和韧性(这种优异的机械性能在摄氏-40度、0度和80度都有保持和体现),可以帮助解决齿轮断齿问题,同时大幅度降低摩擦噪音,经应用后比较,Wintone Z33也优于不少耐磨改性规格的POM和PA66(如聚四氟乙烯,硅酮类或二硫化钼改性)。

在微小型减速齿轮箱耐磨静音齿轮的应用上,Z33在耐磨耐疲劳性优于传统的PA12和TPEE(海翠料)的同时,还能帮助解决PA12和TPEE有时候扭力不够的问题,而且Z33具有更好的成本优势。

另外,Z33具有很好的耐腐蚀性,可以用于很多场景下接触各类化学物质的严苛环境,比如PCB设备齿轮、印染纺织机械上的齿轮,液压系统的挡圈和密封圈,等等,成功替代价格昂贵的PEEK,PA12,PVDF,PTFE,PA46,TPEE的部分应用领域。另外Z33的吸湿很少,综合性能受水份的影响很小,整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料,可以直接注塑,注塑完无需水处理。

六.智能家居之智能马桶

智能马桶始于20世纪60年代的日本,最初被用作医疗器械,至20世纪80年代得以推广并面向大众。直至今日,智能马桶已经成为日本、韩国、欧美各个国家和地区普及,成为生活中不可缺少的卫浴电器之一。智能马桶分为分体式智能马桶与一体式智能马桶。

在日韩欧美等发达国家,智能座便器的家庭普及率非常高。数据显示,智能座便器在日本的普及率接近90%,在韩国的普及率超过60%。而在我国,整体普及率不到3%,在三四线城市普及率低于2%。

2015年至今,国产智能马桶盖和智能马桶一体机如雨后春笋般涌现,中国卫浴品牌厂商开启了“大发展”时代。从品牌数量来说,由2015年的30多家增长为2020上半年的258家。品牌格局上,在2015年到2018年,智能马桶高端品牌市场主要被凭借技术和品牌等先发优势的美系和日系品牌占据,中端市场以传统卫浴和部分专业电子电器企业为主,随着家电企业的介入,行业逐渐成“诸侯割据”局面。

国产智能马桶品牌崛起的背后,是技术、功能层面的进化。从具备便洗、妇洗、烘干等功能的智能马桶盖,到进化为智能马桶一体机,在这一形态演变中,中国品牌厂商实现了由量的扩展到质的突围。

值得注意的是,在智能马桶销量增长的同时,智能马桶相关商品的平均成交件单价呈现出逐年降低的趋势。有数据显示,智能马桶盖件单价4年来降低了35%,智能马桶一体机件单价降低了67%。这也与品牌商不断加大智能马桶市场产品的研发和投入力度密不可分。

在智能马桶翻盖齿轮箱和喷水齿轮箱的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用材料解决了传统材料(金属、POM和尼龙)齿轮的一些缺陷:金属齿轮噪音大、加工成本高、易生锈的问题;POM齿轮耐磨和耐疲劳性不够、降噪不充分、有点脆偶尔会断齿的问题;尼龙齿轮比POM齿轮韧性好,也缓解了一些噪音的问题,但尼龙齿轮的扭力和尺寸受水份的影响比较大,齿轮质量控制比较难的问题。

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