一种力量器械加载电机及力量器械的制作方法

1.本实用新型属于电机领域，具体涉及力量器械加载电机及力量器械。


背景技术：

2.随着经济社会的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重身体健康，健身器材越来越广泛地应用到人们的日常生活中。健身器材在锻炼装置方面已经有了许多新发展，例如使用电机控制该装置。目前用电机作为阻力负载的力量器械，采用标准伺服电机和减速器，但是现有的电机负载型力量器械，其拉力范围较小。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种力量器械加载电机，增大电机的裂比同时减小电机的扁平比，减小了定子的体积，有利于增大力矩密度，减小齿槽效应，可增大力量器械的拉力范围，且使电机输出转矩更平稳。
4.本实用新型实施例是通过以下技术方案实现的：一种力量器械加载电机，包括定子组件；所述定子组件呈环形，所述定子组件的内径为d1，所述定子组件的外径为d2，0.6≤d1/d2≤0.8；所述定子组件的厚度为l，0.2≤l/d2≤0.5。
5.本实用新型实施例的技术方案通过增大电机的裂比同时减小电机的扁平比，减小了定子的体积，转矩密度与定子的内径呈正相关，内径与外径比例的增大有利于增大转矩密度，实现在小体积下输出大转矩，可增大力量器械的拉力范围。
6.进一步，所述力量器械加载电机还包括转子组件，所述转子组件呈圆柱状，所述定子组件围绕设置于所述转子组件的外侧，所述定子组件与转子组件之间的气隙为0.5
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0.6mm。上述定子组件与转子组件之间气隙的具体限定，使得转子组件随着电机内径与外径比例的增大而增大，有利于电机多磁极多槽数的设计，从而降低电机的齿槽定位力，减弱齿槽效应，使电机的输出转矩更平顺。
7.进一步，所述力量器械加载电机还包括外壳和减速器，所述定子组件位于所述外壳内侧并与所述外壳固定，所述减速器设于所述外壳内，且与所述转子组件固定。通过将减速器设置在外壳内，使得减速器与所述定子组件和转子组件共用外壳，上述结构不仅有利于增强电机的同轴性，使电机输出转矩更平顺，而且减小使用空间，结构紧凑。
8.进一步，所述减速器为单级行星减速器，所述单级行星减速器包括太阳轮和内齿圈，其中所述太阳轮与所述电机的输出轴固定连接，所述内齿圈与所述外壳固定连接。上述结构是减速器设置在外壳内的一种具体实施方式，用于使电机的同轴性更强，结构更紧凑。
9.进一步，所述单级行星减速器还包括行星轮，所述行星轮是塑料件，所述太阳轮和内齿圈均为金属件，由于行星轮位于太阳轮与内齿圈之间，以上材料的特殊选定有利于减小摩擦，降低噪音。
10.进一步，所述外壳还包括散热肋片，所述散热肋片位于与所述定子组件对应的位置上。所述散热肋片用于散热。
11.本实用新型实施例还提供一种力量器械，包括上述力量器械加载电机。
12.本实用新型实施例的力量器械中，力量器械加载电机由于增大裂比并减小扁平比，输出转矩平稳，转矩密度增大，增大了所述力量器械的拉力范围；同时所述力量器械加载电机的体积减小，使得力量器械所需的放置空间减小。
13.进一步，还包括柔性连接件和把手，所述柔性连接件一端缠绕固定于所述电机的轴出轴上，另一端与所述把手固定。该设置用于通过所述把手向柔性连接件施加拉力，克服电机提供的阻力做功，从而达到健身的效果。
14.本实用新型还提供一种力量器械，包括上述的力量器械加载电机；还包括柔性连接件和把手，所述柔性连接件一端缠绕固定于所述电机的轴出轴上，另一端与所述把手固定；还包括驱动器，所述力量器械加载电机包括后端盖和光电编码器；所述光电编码器包括检测部分和接收部分，所述检测部分设置于所述转子组件上，用于检测转子组件的位置和转动速度，所述接收部分设置于所述后端盖上，用于接收所述检测部分的检测数据，并传递给所述驱动器调控所述力量器械加载电机。上述结构是力量器械的一种具体实施方式，有利于实时检测转子组件的工作情况，使外接的驱动器及时对力量器械加载电机作出调控。
15.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型实施例。
附图说明
16.图1是力量器械加载电机的内部结构示意图。
17.图2是力量器械加载电机的定子结构示意图。
18.图3是图2的b
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b方向的视图。
19.图4是力量器械加载电机的外部结构示意图。
20.图5是力量器械的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本实用新型实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型实施例，而非对本实用新型实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型实施例相关的部分而非全部结构。
22.此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等仅用于区别相同技术特征的描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也不一定描述次序或时间顺序。在合适的情况下术语是可以互换的。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
23.类似地，在说明书和权利要求书中同样使用术语“连接”，不应理解为限于直接的连接。因此，表达“装置a与装置b连接”不应该限于装置或系统中装置a直接连接到装置b，其意思是装置a与装置b之间具有路径，这可以是包括其他装置或工具的路径。
24.本实用新型实施例通过增大电机的裂比和扁平比，从而增大电机的力矩密度和转动惯量，使电机的输出转矩更平顺，减速器与定子组件、转子组件共用外壳，使电机结构紧凑。具体通过以下实施例进行说明。
25.实施例1
26.本实施例1提供一种力量器械加载电机，所述力量器械加载电机包括定子组件，所述定子组件呈环形，所述定子组件的内径为d1，所述定子组件的外径为d2，0.6≤d1/d2≤0.8；所述定子组件的厚度为l，0.2≤l/d2≤0.5。
27.如图1、图2和图3所示，定子内径d1与定子外径d2的比值d1/d2为电机的裂比，定子组件的厚度l与定子外径d2的比值l/d2为电机的扁平比，其中定子组件的厚度l指定子组件的上表面与下表面之间的距离，本实施例1通过增大电机的裂比同时减小电机的扁平比，减小了定子的体积，由于转矩密度与定子的内径呈正相关，内径与外径比例的增大有利于增大转矩密度，实现在小体积下输出大转矩，可增大力量器械的拉力范围。
28.在一定空间内，例如在尺寸较小的使用场景中，为满足增大裂比的设计，可以通过定子外径d2保持不变，增大定子内径d1的方式，从而增大裂比，且减小定子组件的体积，当所述力量器械加载电机应用到力量器械中，定子组件体积的减小有利于减小力量器械放置所需要的空间。由于转动惯量与定子内径呈正相关关系，定子内径增大则有利于增加转动惯量，使电机的输出转矩更加平稳；此外，定子内径增大，可满足电机多槽数的设计，设置更多放置导线的槽。另外，在一定空间内，例如在尺寸较小的应用场景中，为满足减小扁平比的设计，一般可以通过减小定子组件2的厚度l，定子外径d2保持不变的方式，从而减小扁平比，且减小定子组件的体积。定子组件体积的减小有利于减小力量器械放置所需要的空间。
29.在一个优选实施方式中，电机的裂比d1/d2＝0.7，l/d2＝0.3，实现了定子体积大小的最优化，使力量器械的拉力范围有效增大的同时使输出转矩平稳性最佳。
30.在一个具体实施方式中，力量器械加载电机还可以包括转子组件3、外壳1 和减速器。如图1、图2和图3所示，转子组件3呈圆柱状，定子组件2围绕设置于转子组件3的外侧。当定子组件2通电产生磁场时转子组件3旋转切割磁感线。定子组件2与转子组件3之间的气隙为0.5
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0.6mm。定子组件2与转子组件3之间气隙的具体限定，使得转子组件3随着电机内径与外径比例的增大而增大。在一种实施方式中，当定子外径d2不变，增大定子内径d1以增大电机的裂比时，位于定子组件2中的转子组件3可相应增大直径直至定子组件2与转子组件3之间的气隙为0.5
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0.6mm，由于转子组件3的直径增大，则磁通量会随之增大，磁通量与力矩密度呈正相关关系，磁通量增大有利于增大力矩密度；同时转子组件3随着定子内径的增大而增大，可满足多个磁极的设计，从而降低电机的齿槽定位力，减弱齿槽效应，进一步使电机的输出转矩更平顺。
31.如图1和图4所示，外壳1还可以包括前端盖12、后端盖14和壳体，前端盖12和后端盖14分别与壳体可拆卸连接，形成容置空间。定子组件2和转子组件3均设于所述容置空间，定子组件2位于外壳1内侧并与外壳1固定。所述力量器械加载电机还包括输出轴6，前端盖12和后端盖14均开设有孔以使电机的输出轴6穿过。
32.如图1所示，作为一种优选实施方式，减速器设置于外壳1内，与转子组件3直接连接，有利于增强电机的同轴性，使电机输出转矩更稳定。通过将减速器设置于外壳1内，使得减速器与定子组件2、转子组件3共用电机的外壳1，有利于使电机更紧凑，减小使用空间。优选地，减速器为单级行星减速器4，单级行星减速器4包括太阳轮(图未示)、行星轮(图未示)和内齿圈42，太阳轮与电机的输出轴6固定从而达到一体化，内齿圈42与外壳1固定连接。优选地，太阳轮和内齿圈42为金属件，行星轮为塑料件，用于减小系统摩擦，降低噪音。若太阳轮和内齿圈均为塑料件，则太阳轮和内齿圈的机械强度不足，无法完成动力的传递。
33.如图4所示，外壳1还可以包括散热肋片16，散热肋片16位于定子组件对应的外壳的位置上，散热肋片16用于增强力量器械加载电机的散热效果。
34.本实用新型实施例的力量器械加载电机增大电机裂比同时减小电机扁平比，减小了定子组件的体积，有利于提高电机的转矩密度，增大转子组件的转动惯量，使运行更加平稳；在进一步的技术方案中，同时减速器与定子组件及转子组件共用壳体，与输出轴固定，增强了同轴性使运行平稳，并且使电机结构紧凑。
35.本实施例1还提供一种力量器械，包括上述力量器械加载电机。在一个优选的实施例中，还包括柔性连接件73和把手74，柔性连接件73一端缠绕固定于力量器械加载电机的输出轴上，另一端与把手74固定。
36.在一个具体的实施例中，所述力量器械还可以包括驱动器(图未示)，用于驱动并调控所述力量器械加载电机。如图1所示，所述力量器械加载电机还可以包括光电编码器，所述光电编码器包括检测部分和接收部分54，所述检测部分设置于转子组件3上，用于检测转子组件3的位置和转动速度，所述接收部分54设置于后端盖14上，用于接收所述检测部分的检测数据，并传递给所述驱动器调控所述力量器械加载电机。上述结构是所述力量器械的一种具体实施方式，有利于实时检测转子组件的工作情况，使驱动器及时对力量器械加载电机作出调控。
37.在一个具体的实施例中，如图5所示，所述力量器械还包括踏板71和箱体 72。踏板71为使用者锻炼时踩踏用，踏板71下部设有若干个支撑柱711用于支撑踏板71。所述力量器械可以设有两个箱体72和两个力量器械加载电机。所述力量器械加载电机置于箱体72内部，两个箱体72分别与踏板71固定连接，且均开设有通孔。所述力量器械可以包括两个柔性连接件73，所述柔性连接件 73具体是拉绳，把手74具体是拉环，用于使用者通过拉环向拉绳施加拉力，拉绳穿过箱体72缠绕于力量器械加载电机上。本实用新型实施例的力量器械在使用时，使用者通过拉环向拉绳施加拉力并带动电机的输出轴转动，达到锻炼的效果；当拉力撤去，力量器械加载电机输出转矩牵引拉绳复位。
38.本实用新型实施例的力量器械应用了上述力量器械加载电机，该电机增大电机裂比并减小扁平比，有利于增大转矩密度和转动惯量，使输出转矩平顺，使所述力量器械的力矩输出平稳且拉力范围大。
39.本实用新型实施例并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型实施例的各种改动或变形不脱离本实用新型实施例的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型实施例的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型实施例也意图包含这些改动和变形。