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    高效自锁蜗轮蜗杆结构升降桌电机方案


    1、升降桌市场基本情况

    随着科学技术水平的持续发展,越来越多的电器产品出现在日常生活中。在不同的场合,这些电器产品为人们提供着或方便,或快捷,或稳定,或高效,或舒适的生活体验。作为一款智能化办公生活类产品,电动升降桌以绿色,环保,健康的设计理念和精准的产品定位,迅速占领市场。新冠病毒的爆发和持续蔓延,给世界无数企业的正常运行带来巨大冲击,无形中加速了升降桌在家居、电竞休闲等行业的发展。


    2、需求及痛点 

    目前,市面上的电动升降桌种类繁多,功能各异。作为升降桌机构的驱动核心,电机的品质在很大程度上决定了升降桌的优劣。作为升降桌电机的主流结构,当前市面上的蜗轮蜗杆电机结构具有体积小,噪音低,成本低等优点,然而,承重小,电流大,无自锁,寿命短等缺点是困扰各大升降桌制造企业,影响升降桌产品进一步扩张市场的难点。为此,相关企业不得不在升降桌结构和配置上上下功夫:增加电机数量,提高限流器硬件等级,立柱丝杆中增加自锁结构等。无论效果怎样,都会在一定程度上增加电机乃至整个升降桌产品的成本,降低市场竞争力。为此,有必要提供一种更加合理的电机解决方案,来解决这一行业痛点。


    3、力辉独创的自锁蜗轮蜗杆结构升降桌电机方案

    为了解决现有市场上升降桌的以上痛点,力辉电机通过系统评估分析,在现有蜗轮蜗杆结构电机的基础上:

    第一、对转子芯片、磁钢、换向器、碳刷等电机部分零件进行电磁模拟仿真和优化改善,手板验证测试,实现了裸电机效率的提升(如下图所示,优化前最高效率约61%,优化后最高效率约71%);

    优化前的曲线图.png

    优化前的数据表.png

    优化后的曲线图.png

    优化后的性能数据表.png


    第二、对含油轴承轴孔间隙、蜗轮蜗杆、齿轮箱的机械结构进行机械强度仿真计算,手板验证测试,解决了轴承异常、发热,齿轮耐久强度不足等问题;

    齿轮箱强度优化仿真图.png


    第三、对整机自锁结构进行系统分析,经过极限配合验证,找到了自锁与电机效率的平衡点(如下图,自锁扭力>2Nm时,电机的最高效率超过40%)。

    性能曲线.png

    经过以上系统的优化设计,力辉电机提出了更加高效,可靠的升降桌电机解决方案。该电机可以同时满足承重力大(单台电机承重80~100Kgf以上),电流小(负载电流6A以下),噪音低(30cm距离运行噪音在45dB(A)以下),自锁力足(单台电机自锁扭力2Nm以上),寿命长(累计耐久超过20000次升降)等市场需求。

    大推力升降桌电机方案.jpg

     

    4、具体应用方案未来的优化方向及可以达到的目标

    力辉电机现有设计为蜗轮蜗杆结构,电机在升降桌机构中为外置盲盒式安装,一定程度上影响了升降桌的外观。下一步,将系统研究电机+齿轮传动结构,减小整体电机体积,在不降低电机各项功能效果的前提下,实现电机在升降桌机构中的隐藏式安装,满足市场对升降桌产品的简约化需求。


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