力量训练器械的制作方法

1.本实用新型涉及健身器领域，特别涉及使用了电机的力量训练器械。


背景技术：

2.近年来，随着生活节奏的加快，人们身体素质大幅降低，随着人民生活水平的不断提高，生活质量得到逐步改善，人们的观念也逐步向健康生活转变。锻炼身体的意识逐渐提高，人们常会选择去健身馆或在家里购置健身器进行健身。而家用健身器以其独特的优势受到越来越多人的青睐。
3.同时，计算机网络、大数据、人工智能和物联网等技术的发展，基于这些技术的各种机器设备的智能化也在发展。在健身器领域，已有各种各样的智能健身器面世。例如，有将哑铃智能化、即对用户使用哑铃的动作进行实时监测的小型器械类的健身器；也有将跑步机智能化，即将跑步机与手机应用联动以帮助用户达到更好的健身效果的大型器械类的交互式健身器；还有新面世的、能够将电机作为电子配重来向用户提供力量健身服务的力量训练器械。
4.在力量训练器械中，电机所构成的发力机构连接拉绳，拉绳经由滑轮以及设置在力量训练器械的两侧部的摆臂与把手、长杆等拉力输出输入结构机械地连接，当用户进行力量训练时，摆臂处于重载状态，其关节处最大受力能够达到1000nm。为了能够承受这样大的力，摆臂需要一定的宽度。由于摆臂及其关节必需安装在力量训练器械的两侧部且摆臂需要一定的宽度，因此，力量训练器械的厚度只能大于或等于摆臂的宽度。


技术实现要素：

5.现有的力量训练器械的主体结构包括主体框架以及固定于主体框架的电机、用于冷却电机的冷却风扇、冷却风风道、背板、挂墙支架、摆臂等。其中，在电机与背板之间留有较大的空隙以形成冷却风风道，用于冷却风对电机进行冷却。由于电机所要承受的力最大达到50kg，因此为了固定电机，需要厚实的电机固定件将电机固定于背板，该电机固定件构成冷却风风道。这样厚实的电机固定件增加了力量训练器械的制造成本和重量。
6.为了减少力量训练器械的厚度，可以考虑去掉现有的力量训练器械中的电机固定件而将电机直接固定在背板上。但是，没有电机与背板之间的冷却风风道就无法充分地冷却电机，所以直接去掉现有的力量训练器械中的电机固定件来减小力量训练器械的厚度的方案不可行。
7.为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种力量训练器械，在确保能够充分地冷却电机的前提下减小力量训练器械的厚度。
8.本实用新型的第一方面的力量训练器械，包括：作为所述力量训练器械的主体框架的构成部分的背板；外壳上形成有孔的电机，其直接固定在所述背板的面向所述力量训练器械的正面一侧的面即前表面上；设置在所述背板的所述前表面上，用于导入外部空气来冷却所述电机的风扇；设置在所述背板的所述前表面上而与所述背板一起包围所述风扇
的风扇盒；和后风道盖，其设置在所述背板的面向所述力量训练器械的背面一侧的面即后表面上的、与所述电机和所述风扇盒的设置位置对应的位置，在夹在所述电机与所述后风道盖之间的所述背板的部分上形成有与所述电机的外壳上的所述孔对应的通孔，在与所述风扇盒的设置位置对应且没有被所述后风道盖覆盖的所述背板的部分上，设置有用于导入外部空气的进风口。
9.本实用新型的第二方面的力量训练器械，是在第一方面的力量训练器械中，还包括设置在所述背板的后表面的、用于将所述力量训练器械固定在墙壁上的挂壁支架。
10.本实用新型的第三方面的力量训练器械，是在第一或第二方面的力量训练器械中，冷却所述电机的外部空气的风道在气流的流向上依次包括：所述背板上的所述进风口、所述风扇盒的内部空间、所述风扇、所述后风道盖与所述背板的所述后表面所构成的空间、所述背板的所述通孔、以及所述电机的外壳上的所述孔。
11.本实用新型的第四方面的力量训练器械，是在第一或第二方面的力量训练器械中，在所述力量训练器械内，在上下方向上设置有两个所述电机，所述风扇设置在两个所述电机之间的位置，所述风扇盒从两个所述电机之间的所述后风道盖覆盖的位置延伸到所述后风道盖没有覆盖的位置。
12.本实用新型的第五方面的力量训练器械，是在第一或第二方面的力量训练器械中，所述电机是内转子电机，所述电机的外壳上的所述孔是用于空气贯穿所述电机的外周侧的定子线圈的孔。
13.本实用新型的第六方面的力量训练器械，是在第五方面的力量训练器械中，在所述定子线圈的边缘设置有用于测量所述定子线圈的温度的温度传感器，用于控制所述风扇的微控制器基于来自所述温度传感器的温度信息来控制所述风扇的转速。
14.依据本实用新型的力量训练器械，在确保能够充分地冷却电机的前提下能够将力量训练器械的厚度减少到与摆臂的宽度一致。并且，由于省略了现有技术中的电机固定件，所以降低了力量训练器械的成本并且减轻了其重量。
附图说明
15.图1是表示现有的力量训练器械的主体结构的侧视图。
16.图2是表示本实用新型的力量训练器械的主体结构的侧视图。
17.图3是表示本实用新型的力量训练器械的电机及其冷却构件的分解立体图。
18.图4是表示本实用新型的力量训练器械的电机及其冷却构件安装在一起后的正面和背面立体图。
19.图5是从图4中的i-i线看电机及其冷却构件的剖视图。
20.图6是表示本实用新型的力量训练器械的主要构成部分的分解立体图。
21.图7是表示本实用新型的力量训练器械的俯视剖面图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。当然，此处描述的实施例仅为完整描述的示例，并不限定本实用新型的保护范围，基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的
范围。
23.为便于说明，下述说明中使用了“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”等表示方位的用语，但其仅限定例如附图所示的特定姿态下的各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变，该表示方位的用语也当然相应改变。
24.在本实用新型中，除另有说明的之外，用语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接也可以是可拆卸连接，或形成为一体；“连接”可以是机械连接也可以是电连接，可以是直接相连也可以通过中间媒介间接相连。
25.附图所示的内容均为示意，并不代表产品的实际结构，为了便于说明和理解，各部件的比例并不一定与实际产品一致。
26.在说明本实用新型的力量训练器械之前，首先说明现有的力量训练器械的结构。
27.如图1的侧视图所示，现有的力量训练器械包括：主体框架101，后述的力量训练器械的各主要构成部件都直接或间接地固定于该主体框架101；构成主体框架101的一部分的背板102，其是力量训练器械的主体的后盖板；设置在主体框架101中的上下两个电机103，它们与设置在力量训练器械的两侧部的两个摆臂经由滑轮和拉绳机械地连接；在图1中未示的、用于冷却两个电机103的风扇104；将上下两个电机103分别固定于背板102的两个电机固定件105，它们为中空的框架结构，构成由风扇104冷却电机103时的冷却风风道；设置在背板 102的后表面的与电机103的设置位置对应的位置处的后风道盖106；设置在背板102的后表面侧的、用于将力量训练器械悬挂在墙壁上的挂壁支架107；设置在力量训练器械顶部的上装饰盖108；以及设置在力量训练器械底部的电源插座109。其中，背板102的后表面为背板 102的面向力量训练器械的背面一侧的面，相应地，背板102的前表面为背板102的面向力量训练器械的正面一侧的面。
28.在图1中图示的仅是现有的力量训练器械中的一部分结构，例如摆臂、显示屏等重要构成部分没有图示。
29.从图1中可以看到，为了构成电机103的冷却风风道，电机固定件105占据了较大的空间，使得力量训练器械的厚度较大。并且，电机103所要承受的力最大达到50kg，因此为了固定电机103，需要厚实的电机固定件105将电机103固定于背板102。这样厚实的两个电机固定件105增加了力量训练器械的制造成本和重量。
30.由于电机固定件105占据了较大的空间，所以挂壁支架107不得不设置成从背板102突出，也就是从力量训练器械的主体外露，影响力量训练器械整体的美观。
31.如果为了减少力量训练器械的厚度而直接去掉现有的力量训练器械中的电机固定件105并将电机103直接固定在背板102上，则由于没有冷却风风道而无法充分地冷却电机103，所以不可行。
32.图1的下部示出了现有的力量训练器械的厚度尺寸的一例。力量训练器械的主体的厚度为125mm，加上挂壁支架107后的厚度为 165mm，即挂壁支架107从力量训练器械的背板102向外突出了40mm。
33.通过对现有的力量训练器械的主体框架和电机的冷却组件进行改进，本实用新型的力量训练器械在确保能够充分地冷却电机的前提下减小了力量训练器械的厚度。下面参考图2至图7说明本实用新型的力量训练器械的具体结构。其中，对于与上述现有的力量训练器械共通的构成部件，在本实用新型的力量训练器械的说明中沿用其附图标记。
34.如图2所示，本实用新型的力量训练器械100包括：主体框架101，后述的力量训练器械100的各主要构成部件都直接或间接地固定于该主体框架101；构成主体框架101的一部分的背板102，其是力量训练器械100的主体的后盖板；设置在主体框架101中的上下两个电机103，它们与设置在力量训练器械100的两侧部的两个摆臂经由滑轮和拉绳机械地连接；在图2中未示出的、用于冷却两个电机103的风扇104；设置在背板102的后表面的与电机103的设置位置对应的位置处的后风道盖106；设置在背板102的后表面侧的、用于将力量训练器械悬挂在墙壁上的挂壁支架107；设置在力量训练器械顶部的上装饰盖108；以及设置在力量训练器械底部的电源插座109。其中，背板102的后表面为背板102的面向力量训练器械的背面一侧的面，相应地，背板102 的前表面为背板102的面向力量训练器械的正面一侧的面。另外，由于要对应两个摆臂，所以设置有两个电机103，但如果只有一个摆臂，也可以只设置一个电机103。
35.与图1所示的现有的力量训练器械相比，本实用新型的力量训练器械100去掉了电机固定件105。去掉了电机固定件105之后，减小了力量训练器械100的厚度，挂壁支架107也不再从力量训练器械100 的背板102突出。对于去掉了电机固定件105后的电机103的冷却问题，参照图3至图5进行说明。
36.图3是表示本实用新型的力量训练器械100的电机103及其冷却构件的分解立体图。如图3所示，在作为主体框架101的构成部分的背板102上，固定有用于收纳风扇104并构成位于背板102的前表面的前风道的风扇盒110，该风扇盒110为大致手枪形状，手枪的枪把一侧宽度较宽且枪管一侧宽度较窄。风扇104被收纳在风扇盒110的宽度较宽的一侧。在风扇盒110的上方设置有作为风扇盒110的组成部分的风扇盖板111，在风扇104安装好后风扇盖板111安装在风扇盒110 上而气密地封闭风扇盒110。
37.在风扇盒110的两侧分别设置两个电机103，如图4所示，风扇盒 110设置成其宽度较宽的一侧伸入到两个电机103之间的后述的后风道盖112覆盖的位置，其宽度较窄的一侧延伸到后风道盖112没有覆盖的位置。电机103是内转子电机，能够由外壳包裹而易于气密地密封。电机103直接固定在背板102上。在背板102上的与两个电机103对应的位置形成有多个通孔114。在图3所示的例子中，通孔114为对应于电机103的外周侧的定子线圈之间的间隙的六个扇形孔，但通孔114 的形状和个数不限于图3的示例，只要是能够流通空气来冷却电机103 的形状和个数即可。相应地，在电机103的外壳上也形成有与这些通孔114对应的孔115(参照图5)。用于冷却电机103的空气能够从背板102上的通孔114和电机103的外壳上的孔115贯穿电机103的定子线圈，由此能够带走电机103的热量而冷却电机103。另外，在图3 中图示了对应于内转子的一个圆形孔，该圆形孔也可以不设置。
38.如图4的右侧部分所示，在两个电机103所对应的背板102的后表面设置有后风道盖112，该后风道盖112为大致长圆形，该长圆形的两个圆形端部分别对应于两个电机103。在后风道盖112的一侧有一块向外侧突出的部分，其对应于风扇104所在的位置，即手枪形状的风扇盒110的宽度较宽的枪把一侧。在该突出的部分旁边形成有多个口，其对应于风扇盒110内的宽度较窄的一侧，该多个口是风扇冷却电机 103的进风口113。
39.后风道盖112气密地安装在背板102的后表面，其与背板102之间隔开较小的间隙而形成扁平的空间，该空间是冷却空气从外部经由背板102上的通孔114来冷却电机103的通道。
40.风扇104、风扇盒110、风扇盖板111、后风道盖112等构成电机 103的冷却构件。下面参照图5说明本实用新型的冷却构件用于冷却电机103的示意图。
41.图5是从图4中的i-i线看电机103及其冷却构件的剖视图，图中的虚线及其箭头表示冷却用的外部空气的流向。图5中的最下部是后风道盖112，其下侧对应于图2中的右侧，即挂壁支架107与背板102 之间的空间，是与外部空气连通的空间。
42.当风扇104运转时，在风扇盒110内形成负压，所以外部的冷空气从与后风道盖112的下侧连通的进风口113进入到风扇盒110内。接着，冷却用空气被风扇104送至后风道盖112与背板102之间的空间，进而通过背板102上的通孔114和对应的电机103上的孔115，贯穿电机103的定子线圈进行冷却。
43.在图5中仅示出了右侧的电机103的冷却用空气的流向，由于后风道盖112与背板102之间的空间对应于右侧的电机103和左侧的电机103两者，所以被风扇104送至后风道盖112与背板102之间的空间的冷却用空气也会穿过左侧的电机103的定子线圈而冷却该电机 103。
44.冷却电机103的外部空气的风道在气流的流向上依次包括：背板 102上的进风口113、风扇盒110的内部空间、风扇104、后风道盖112 与背板102的后表面所构成的空间、背板102的通孔114、以及电机 103的外壳上的孔115。
45.另外，可以在电机103的定子线圈边缘设置温度传感器，温度传感器用于采集线圈的温度，温度信息被传输到用于控制电机103和风扇104的微控制器mcu，mcu经过判断来控制风扇104的转速，以此实现更高效的散热。如果mcu发现电机103的温度超过极限温度无法降低，则减小或停止向电机103输入电流，防止出现危险。
46.通过如上所述地将电机103的外壳直接固定于背板102，能够使得冷却风风道更加密闭，由此风量的利用效率更高。而且构成为强制风冷，能够用更低的成本实现高扭矩的电机。通过提高电机103的定子线圈的散热能力，能够通过较低的成本提高电机的额定扭矩，大约能够提高约30％的额定扭矩。并且，风扇104吸取的外部冷空气通过后风道盖112内的风道和电机外壳的孔而穿过定子线圈的间隙，比起封闭式的电机外壳，大大提高了电机可承载的最大电流，而且在电机使用后，依然能够通过风冷让电机快速恢复到较低温度。
47.如上所述，即使去掉了现有的力量训练器械中的电机固定件105，也能够充分地冷却电机103。由于省略了电机固定件105，所以能够减小了力量训练器械的厚度，挂壁支架107不再从力量训练器械的主体外露。并且，由于省略了厚实的电机固定件105，所以不仅降低了力量训练器械的成本，而且减轻了其重量。
48.图6是表示本实用新型的力量训练器械100的主要构成部分的分解立体图。如该图所示，主体框架101为大致梯形且分为上下两层，下层空间用于安装电机103及其冷却构件，上层空间用于安装驱动电机103的驱动部120，该驱动部120包括电机驱动电路以及上述微控制器mcu等电气部件。在主体框架101的两侧安装有左右两个摆臂121 和122，它们分别与两个电机103机械地连接，能够向用户传递电机 103的转矩。在主体框架101的后侧安装有挂壁支架107，其形成为与主体框架101大致相同的梯状，其上设置有用于挂壁的孔、挂钩等部件。在主体框架101的前侧安装有镜框123，该镜框123用于安装作为力量训练器械100的前面板的镜面板，在镜面板的内侧安装有省略了图示的力量训练器械100的显示屏。
49.当用户使用力量训练器械100进行力量训练时，摆臂121和122 处于重载状态，其
关节处最大受力能够达到1000nm。为了能够承受这样大的力，摆臂121和122需要一定的宽度。在图2和图7中图示了本实用新型的力量训练器械100的厚度尺寸的一例，即摆臂121和122 的宽度为125mm。由于摆臂121和122的宽度无法减小，所以力量训练器械100的最小宽度也是125mm。
50.图7是表示本实用新型的力量训练器械100的俯视剖面图。如该图所示，去掉了电机固定件105后的力量训练器械100的厚度与摆臂 121和122的宽度相同，为125mm。其中，电机的厚度为85mm，背板 102与后风道盖112之间的间隙为16mm，后风道盖112与挂壁支架107 之间的间隙为24mm，这样的各部件的尺寸能够确保结构强度。并且，力量训练器械100的厚度已减小到摆臂121和122的宽度，在摆臂121 和122的宽度无法减小的情况下，力量训练器械100的厚度已减少到最小。对于挂壁支架107而言，其不从力量训练器械100的主体外露，即，在从侧方、即图7中的左侧或右侧观察力量训练器械100时，挂壁支架107不从摆臂121和122向力量训练器械100的背面一侧露出。
51.由此可知，依据本实用新型的力量训练器械100，减小了力量训练器械100的厚度，挂壁支架107不再从力量训练器械100的主体外露而保证了力量训练器械100整体的美观。并且，由于省略了厚实的电机固定件105，所以不仅降低了力量训练器械100的成本，而且减轻了其重量。并且，由于保持了背板102、后风道盖112、挂壁支架107等的设置空间，所以能够确保结构强度。
52.本实用新型的力量训练器械不限于上述说明，在本实用新型的宗旨内可进行各种变更，变更后得到的技术方案都在本实用新型的范围内。