一种降噪跑步机的制作方法

1.本实用新型涉及一种跑步机，具体涉及一种降噪跑步机。


背景技术：

2.随着社会的发展和进步，人们的生活质量也不断提高，但亚健康以及肥胖的人群却越来越多，其原因是由于目前社会形态的改变，使人们的生活紧张、忙碌，运动时间也相对的日益减少，加之，健身锻炼场地多为露天场地，受天气因素影响大，导致健身难以坚持。因此，室内健身运动已广为人们所接受，现在市面上出现的各种运动器材，不论是在健身房使用或是自行在家中使用，均可在有限的空间内，达到运动、锻炼、健身的效果。
3.跑步机作为有氧运动器材推向市场后越来越受到广大消费者的欢迎，使广大消费者又增加一种室内健身运动的平台，它不仅能锻炼跑步者体质、承受能力及心肺功能，而且使跑步者犹如在正常路面上进行跑步一样，达到科学锻炼目的。
4.虽然现在家用跑步机已经大量普及，但是跑步机发出的噪音一直是困扰行业的一大难题，虽然有一些降低噪音的措施，例如增加减震结构，最终还是不尽人意，无法从源头上减少噪音。
5.综上，亟待设计一种可显著降低噪音、提升用户体验的降噪跑步机。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种降噪跑步机。
7.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种降噪跑步机包括跑步机本体和电机，还包括电机降噪结构、电机舱降噪结构及声学主动降噪电路；
8.所述电机降噪结构包括电磁优化电路和风路优化结构从而降低电机的噪音，所述电磁优化电路通过低通滤波减少电磁噪音，所述风路优化结构通过改变风叶与电机外壳的间距来降低风切变产生的高频噪音；
9.所述电机舱降噪结构包括电机舱盖、设于电机舱盖内壁或外壁的加强筋及铺设于电机舱盖内壁的隔音材料；
10.所述声学主动降噪电路包括拾音器和扬声器，所述拾音器一端分别与电阻一和电容一连接，另一端接地，所述电阻一另一端与电容二和第一信号放大器正极端连接，所述电容一和电容二另一端接地，所述电阻一、电容一及电容二组成低通滤波器，所述第一信号放大器负极端连接电阻四，输出端与调节电阻以及电阻五连接，所述调节电阻另一端与电阻四连接，所述电阻四和调节电阻组成负反馈调节电路，所述电阻五另一端与第二信号放大器负极端连接，所述第二信号放大器输出端与扬声器连接，所述扬声器另一端接地，通过电阻二和电阻三组成第一信号放大器的静态偏置，通过电阻七和电阻八组成第二信号放大器的静态偏置，通过电阻六和电容三组成前置电源去耦电路。
11.工作原理及有益效果：1、通过电机降噪结构，分别从电机本身的加工进行优化，减少电机的低频震动，再从电机的电路进行电磁优化，通过低通滤波来减少电磁噪音，最后通
过对风叶和电机外壳的距离进行改进，从而降低了风切变产生的高频噪音，此三者结合，显著减少了电机本身厂商的低频和高频噪音；
12.2、进一步在安装电机的电机舱壳体上进行降噪改进，通过增强电机舱壳体的整体机械强度，再配合物理隔音的方式，进一步地提升了对降噪效果，通过先对电机舱盖用加强筋进行加强，使其具备良好的机械强度，使其不会在电机长期振动下产生损坏，再通过在电机舱盖的内壁上铺设隔音材料，显著提升了电机舱对电机的降噪效果；
13.3、最后通过增加对电机运行进行主动降噪的声学主动降噪电路，收集电机运行的噪音再反向发出与原噪音强度相同相位反向的音频以降低噪音，从而显著降低了电机产生的噪音，三者结合的方式，至少可以降低十几分贝的噪音，从而显著提升用户的体验；
14.进一步地，所述电磁优化电路包括输入端和输出端，所述输入端与输出端之间设有第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容及第三电容，所述第一电阻一端与输入端连接，另一端与第二电阻连接，所述第二电阻另一端与输出端连接，所述第一电容一端与输入端连接，另一端接地连接，所述第二电容一端与第一电阻和第二电阻的连接点连接，另一端接地，所述第三电容一端与输出端连接，另一端接地。此设置，通过此电路组成低通滤波电路，对跑步机电路中脉宽调制信号进行低通滤波，使之加在线圈上的脉动成分减少，从而减少电磁噪音，可降低跑步机综合工况噪音5～8分贝左右。
15.进一步地，所述风路优化结构为所述风叶与所述电机外壳的纵向间距设为 4mm。经过多次试验，将原先风叶与电机外壳的间距从2mm调节为4mm，风叶转动时产生的风切变噪音显著降低，4mm的距离刚好合适，4mm以上虽然能够起到更好一点的降噪效果，但是会造成跑步机内部结构占用空间变大，造成成本上升，得不偿失，因此选用4mm为最佳。
16.进一步地，所述拾音器和扬声器设于电机10厘米处且正对电机设置。此设置，接收噪音和播放反向音频的范围更广，且合理利用电机舱内部空间。
17.进一步地，所述隔音材料为聚酯纤维棉隔音棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉及植物纤维喷涂的其中一种或多种。根据实际需求选用上述的材料，当然也可以是其他材料，这里的隔音材料也可以是吸音材料。
18.进一步地，所述加强筋为网格状设置并位于所述电机舱盖内壁，且所述隔音材料铺设于加强筋的网格内。此设置，可显著增强电机舱盖的机械强度，且大大地方便隔音材料的铺设。
19.进一步地，所述加强筋与所述电机舱盖一体成型而成。此设置，可降低电机舱盖的加工难度，一次成型而成，结构更加牢固。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图；
21.图2是机械优化工艺的加工示意图；
22.图3是机械优化工艺的工艺流程图；
23.图4是风路优化结构的示意图；
24.图5是电机舱降噪结构的结构示意图；
25.图6是电磁优化电路的示意图；
26.图7是声学主动降噪电路的示意图；
27.图8是声学主动降噪电路设置的一种较佳实施例示意图；
28.图9是电机舱降噪结构的一种较佳实施例示意图。
29.图中，1、第一张力控制仪；2、第二张力控制仪；3、风叶；4、电机外壳； 5、电机舱盖；6、加强筋；7、隔音材料。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
32.请参阅图1，本降噪跑步机包括跑步机本体和电机，还包括电机降噪结构、电机舱降噪结构及声学主动降噪电路，其中跑步机本体为现有常见的结构，故在附图中未表示。
33.具体地，所述电机降噪结构，用于对电机进行机械优化工艺、电磁优化电路及风路优化结构从而降低电机的噪音，其中所述机械优化工艺用于降低转子不平衡造成的低频震动，所述电磁优化电路通过低通滤波减少电磁噪音，所述风路优化结构通过改变风叶3与电机外壳4的间距来降低风切变产生的高频噪音。
34.请参阅图2和3，具体地，所述机械优化工艺包括以下步骤：
35.s100：将电机主轴加粗1～2毫米进行预加工，车削和磨床加工后的同心度保证的更好，偏心减少，降低了由于同心度偏心造成的震动；
36.s200：对电机主轴进行5000转高速动平衡；
37.s300：压铁芯后进行一次5000转高速动平衡，由于现有技术都是低速动平衡，由于转速提高离心力增加造成不平衡，因此需要进行高速动平衡测试以保证主轴压铁芯后的整体平衡，减少转子由于不平衡造成的震动噪音；
38.s400：绕线用高精度电子第一张力控制仪1和第二张力控制仪2，精准控制漆包线a和漆包线b的张力，保持转子绕线后平衡。如果漆包线a和漆包线b 的张力不一致，就会造成转子二组线圈重量不一致，这时需要进行加重或去重进行平衡，但是由于线圈的分布和加重或去重分布的不均衡(不可能是同一个反向的点)，会造成在平衡转速时是平衡的，偏离了平衡转速时，由于不平衡重量离心力的变化，就会失衡造成震动噪音。因此漆包线a和漆包线b的张力一致性越好，转子不平衡造成的震动噪音就会越少。
39.上述步骤，通过对现有工艺的优化，使得转子绕线后平衡，显著降低了由于转子不平衡造成的低频震动，从而在根源上降低了电机产生的低频噪音。
40.请参阅图5和图9，具体地，所述电机舱降噪结构，用于增强电机舱盖5的机械强度和物理隔音效果，所述电机舱降噪结构包括电机舱盖5、设于电机舱盖 5内壁或外壁的加强筋6及铺设于电机舱盖5内壁的隔音材料7。此设置，通过先对电机舱盖5用加强筋6进行加
强，使其具备良好的机械强度，使其不会在电机长期振动下产生损坏，再通过在电机舱盖5的内壁上铺设隔音材料7，显著提升了电机舱对电机的降噪效果。
41.优选地，所述加强筋6为网格状设置并位于所述电机舱盖5内壁，且所述隔音材料7铺设于加强筋6的网格内。此设置，可显著增强电机舱盖5的机械强度，且大大地方便隔音材料7的铺设。
42.优选地，所述隔音材料7为聚酯纤维棉隔音棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉及植物纤维喷涂的其中一种或多种。根据实际需求选用上述的材料，当然也可以是其他材料，这里的隔音材料7也可以是吸音材料。
43.优选地，所述加强筋6与所述电机舱盖5一体成型而成。此设置，可降低电机舱盖5的加工难度，一次成型而成，结构更加牢固。
44.请参阅图6，具体地，所述电磁优化电路包括输入端in和输出端out，所述输入端in与输出端out之间设有第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3，所述第一电阻r1一端与输入端in连接，另一端与第二电阻r2连接，所述第二电阻r2另一端与输出端in连接，所述第一电容c1 一端与输入端in连接，另一端接地连接，所述第二电容c2一端与第一电阻r1 和第二电阻r2的连接点连接，另一端接地，所述第三电容c3一端与输出端in 连接，另一端接地。此设置，通过此电路组成低通滤波电路，对跑步机电路中脉宽调制信号进行低通滤波，使之加在线圈上的脉动成分减少，从而减少电磁噪音，可降低跑步机综合工况噪音5～8分贝左右。
45.上述电磁优化电路中，进一步解释，输入端in经第一电阻r1和第一电容 c1组成的低通滤波器，高频由第一电容c1旁路到地，低频由第一电阻r1通过，再由第一电阻r1、第二电阻r2和第二电容c2组成的低通滤波器，高频由第二电容c2旁路到地，低频由第二电阻r2通过，第二电阻r2和第三电容c3组成的低通滤波器，高频由第三电容c3旁路到地，低频由第二电阻r2通过，经输出端out输出。时间常数由第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3的容量和第一电阻r1、第二电阻r2的阻值所决定，电容容量越大，电阻阻值越大，时间常数越长，可通过频率越低。
46.请参阅图4，具体地，所述风路优化结构为所述风叶3与所述电机外壳4的纵向间距设为4mm。经过多次试验，将原先风叶3与电机外壳4的间距从2mm调节为4mm，风叶3转动时产生的风切变噪音显著降低，4mm的距离刚好合适，4mm 以上虽然能够起到更好一点的降噪效果，但是会造成跑步机内部结构占用空间变大，造成成本上升，得不偿失，因此选用4mm为最佳。
47.在一种实施例中，由于原设计风叶3与电机外壳4的间距只有2mm，当风叶叶片切过电壳的出风口时会产生切变噪音，当此距离增加后，风叶叶片切过电壳的出风口的距离增加，此时风切变产生的噪音减弱，通过实际试验，当风叶与电机外壳的间距从2mm增加到4mm，风切变产生的噪音明显减弱，经实测：2mm 间距产生的风切变噪音在全速时达68db(a)，增加到4mm间距产生的风切变噪音在全速时降低至63db(a)，如此配合其他降噪措施可显著降低噪音。
48.具体地，所述声学主动降噪电路，通过在所述电机处设置拾音器mic和扬声器speaker，将所述拾音器mic检拾的噪音进行滤高频通低频以及反向处理，处理后的低频信号通过功率放大器放大推动扬声器speaker发出与原噪音强度相同相位反向的音频以降低
噪音。
49.请参阅图7，具体地，所述声学主动降噪电路包括拾音器mic和扬声器 speaker，所述拾音器mic一端分别与电阻一r1和电容一c1连接，另一端接地，所述电阻一r1另一端与电容二c2和第一信号放大器u1正极端连接，所述电容一c1和电容二c2另一端接地，所述电阻一r1、电容一c1及电容二c2组成低通滤波器，所述第一信号放大器u1负极端连接电阻四r4，输出端与调节电阻 w1以及电阻五r5连接，所述调节电阻w1另一端与电阻四r4连接，所述电阻四 r4和调节电阻w1组成负反馈调节电路，所述电阻五r5另一端与第二信号放大器u2负极端连接，所述第二信号放大器u2输出端与扬声器speaker连接，所述扬声器speaker另一端接地，通过电阻二r2和电阻三r3组成第一信号放大器u1的静态偏置，通过电阻七r7和电阻八r8组成第二信号放大器u2的静态偏置，通过电阻六r6和电容三c3组成前置电源去耦电路。上述设置，将检拾的噪音进行滤高频通低频以及反向处理，处理后的低频信号通过功率放大器放大推动扬声器speaker发出与原噪音强度相同相位反向的音频以降低噪音，可降低噪音8～10分贝。其中电阻r1～r8采用1/8w的金属膜电阻，电阻r9采用1/2w 的金属膜电阻，金属膜电阻是迄今为止应用较为广泛的电阻，其精度高，性能稳定，结构简单轻巧，因此非常适合用于本方案，电容一c1、电容二c2均为瓷片电容，瓷片电容具有稳定性好，绝缘性好及耐高压的优点，电容三c3为电解电容。具体的位置设置请参阅图8，值得一提的是图8仅为本方案的一种较佳实施例。
50.具体地，上述电路的工作原理如下：当拾音器mic接收到机舱内有噪音发生时，通过电阻一r1、电容一c1、电容二c2组成的低通滤波，低频噪音加载到前置放大器u1(也就是第一信号放大器)的同相输入端，经过放大后的噪音通过电阻五r5加载到功率放大器u2(也就是第二信号放大器)的反相输入端，经功率放大后推动扬声器speaker发出与原噪音反相的声波，以抵消原噪音，达到降低噪音的效果。调整调节电阻w1可改变前置放大器的增益，从而使降噪效果达到最佳。
51.优选地，所述拾音器mic和扬声器speaker设于电机10厘米处且正对电机设置。此设置，接收噪音和播放反向音频的范围更广，且合理利用电机舱内部空间。
52.在一种实施例中，经过实际测试，打开跑步机，将声级计置于跑步机前方 30厘米处，调节可调电阻w1，声级计读取数据，可调电阻w1会有一个点声级计的读数最小，此时扬声器speaker发出的反方向噪音正好最大程度的低消原来噪音，试验数据如下，未打开声学主动降噪电路，声级计显示69db(a)，打开声学主动降噪电路，调节可调电阻w1，声级计显示最低值是64db(a)，可见显著降低了噪音，同时配合其他的降噪结构，可显著降低噪音，值得一提的是，这个测试是在未采用风路优化结构时测得的，而采用风路优化结构后声级计显示最低值是60db(a)，因此再配合上述其他的降噪结构，总体测得的最低值是53db(a)，实际测试得到的值会由于工艺或者环境因素影响与理论值存在一定的偏差，但是已经能够显著降低了噪音。
53.本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。
54.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
55.尽管本文较多地使用了第一张力控制仪1、第二张力控制仪2、风叶3、电机外壳4、
电机舱盖5、加强筋6、隔音材料7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
56.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。