CN114159727B - 绕绳装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种绕绳装置。绕绳装置包括：主体；绕绳器，绕绳器用于缠绕绳体；绳体，绳体的一端连接至绕绳器，且另一端伸出到绕绳装置之外；以及永磁同步电机，永磁同步电机包括定子和转子，定子连接至主体，转子同轴地连接至绕绳器，以驱动绕绳器旋转。采用本发明实施例的绕绳装置，可以根据用户的实际需求调节负载阻力，因此，绕绳装置的使用效果较好。并且，还可以对永磁同步电机进行数据监控和数据实时记录，从而提供准确的数据，便于更好、更科学地使用。同时，由于永磁同步电机的结构简单、体积小、噪声小，因此绕绳装置的结构更加紧凑，从而可以实现小型化。这样，绕绳装置的可以适用于更多的场景，市场竞争力较好。

Description

绕绳装置

技术领域

本发明涉及训练器械的技术领域，具体地，涉及一种绕绳装置。

背景技术

随着人们对生活品质的要求越来越高，身体健康越来越受到重视。健身已经成为很多人热衷的活动。

健身时常常会使用健身器材。现有的力量训练的健身器材，一种为绳体连接配重块，并经过滑轮机构，以提供负载阻力源；另一种为通过电机驱动外置的轮盘旋转，以提供负载阻力源。

上述两种健身器材均存在诸多问题。设置配重块的健身器材结构复杂，且只能提供恒定的负载阻力，且不可以进行数据监控和数据实时记录；而通过电机驱动外置的轮盘的健身器材结构同样复杂，且需要占用较大的空间，适用性较差。因此，上述健身器材在实际使用的过程中不能起到很好的健身效果。

除了健身之外，其他涉及负载阻力源的场景中同样存在类似的问题。

目前，对于上述问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明的实施例提供了一种绕绳装置。绕绳装置包括：主体；绕绳器，所述绕绳器用于缠绕绳体；绳体，所述绳体的一端连接至所述绕绳器，且另一端伸出到所述绕绳装置之外；以及永磁同步电机，所述永磁同步电机包括定子和转子，所述定子连接至所述主体，所述转子同轴地连接至所述绕绳器，以驱动所述绕绳器旋转。

示例性地，所述主体包括外壳，所述外壳上设置有绳孔，所述绳体的另一端通过所述绳孔伸出到所述外壳之外，所述定子、所述转子和所述绕绳器设置在所述外壳的内部，所述定子围绕所述转子，所述转子和所述绕绳器沿着所述绕绳装置的轴向方向分布。

示例性地，所述绳孔和所述绕绳器沿着所述绕绳装置的径向方向分布。

示例性地，所述主体包括外壳，所述定子设置在所述外壳的内部，所述定子围绕所述转子，所述转子包括转子本体和沿着所述绕绳装置的轴向方向、位于所述外壳之外的端盖，所述转子本体设置在所述外壳的内部，所述绕绳器连接至所述端盖，所述绕绳器围绕所述外壳，且与所述外壳间隔开。

示例性地，所述外壳的底部设置有安装孔，所述绕绳装置还包括封盖，所述封盖可拆卸地连接至所述外壳，且封堵所述安装孔。

示例性地，所述主体包括中心轴，所述定子套设至所述中心轴，所述转子围绕所述定子，所述绕绳器围绕所述转子。

示例性地，所述转子包括转子本体和沿着所述绕绳装置的轴向方向、夹持所述转子本体的端盖。

示例性地，所述中心轴沿着所述绕绳装置的轴向方向向下凸出于所述端盖。

示例性地，所述绕绳装置还包括轴承，所述轴承连接在所述转子和所述主体之间。

示例性地，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承沿着所述绕绳装置的轴向方向分布。

示例性地，所述绕绳器上设置槽口朝向绕绳装置的外部的槽体，所述槽体用于缠绕所述绳体。

示例性地，所述槽体的宽度与所述绳体的直径的差值在0.5-1mm之间；或者，所述槽体的宽度与所述绳体的直径的差值为所述绳体的直径的0.05-0.1倍。

示例性地，所述槽体呈从槽底到槽口渐开的形状。

示例性地，所述绕绳装置还包括电源接口，所述电源接口电连接至所述永磁同步电机。

示例性地，所述转子的面向所述定子的一侧设置有磁钢。

采用本发明实施例的绕绳装置，可以根据用户的实际需求调节负载阻力，因此，绕绳装置的使用效果较好。并且，还可以对永磁同步电机进行数据监控和数据实时记录，从而提供准确的数据，便于更好、更科学地使用。同时，由于永磁同步电机的结构简单、体积小、噪声小，因此绕绳装置的结构更加紧凑，从而可以实现小型化。这样，绕绳装置的可以适用于更多的场景，市场竞争力较好。以及，由于永磁同步电机的动态性能较好，因此绕绳装置的性能更加优良。

在发明内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的第一个示例性实施例的绕绳装置的一个角度的立体图；

图2为图1中示出的绕绳装置的另一个角度的立体图；

图3为图1中示出的绕绳装置的剖视图；

图4为根据本发明的第二个示例性实施例的绕绳装置的立体图，其中移除了绳体；

图5为图4中示出的绕绳装置的剖视图；

图6为根据本发明的第三个示例性实施例的绕绳装置的立体图，其中移除了绳体；

图7为图6中示出的绕绳装置的主视图，其中移除了绳体；以及

图8为图6中示出的绕绳装置的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、100’、外壳；110、绳孔；120、安装孔；130、封盖；300、绕绳器；310、槽体；400、绳体；500、500’、500”、永磁同步电机；510、510’、510”、定子；520、520’、520”、转子；521’、521”、转子本体；522’、端盖；530”、端盖；531”、上端盖；532”、下端盖；540、磁钢；600、中心轴；700、电源接口；800、轴承；810、第一轴承；820、第二轴承。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

本发明的实施例提供了一种绕绳装置。该绕绳装置可以为健身提供更好的负载阻力源。当然，该绕绳装置同样可以应用至康复训练等其他需要负载阻力源的场景。

为了描述的清楚和简明，定义绕绳装置的径向方向X-X和轴向方向Y-Y。径向方向X-X和轴向方向Y-Y可以相互垂直。可以理解地，径向方向X-X可以为绕绳装置的径向的平面内的任意方向，而并非只是图中示出的方向。

绕绳装置大体上可以呈扁平状。也就是说，绕绳装置的轴向方向Y-Y的尺寸较小，且可以小于其径向方向X-X的尺寸。绕绳装置可以包括主体、绕绳器、绳体和永磁同步电机。主体可以采用任意合适的结构，包括但不限于外壳或者中心轴(下文将对此进行详细描述)。下面结合具体实施例对本发明的实施例提供的绕绳装置进行详细描述。

在第一示例性实施例中，如图1-3所示，主体可以包括外壳100。绳体400的一端可以通过焊接、粘合或者卡接等任意合适的方式连接至绕绳器300。绳体400的另一端可以伸出到绕绳装置之外。在实际应用中，绳体400的另一端可以连接至拉杆等操作装置。绳体400可以采用本领域已知的或者未来可能出现的各种类型的绳体，包括但不限于钢丝绳或者尼龙绳等。

绕绳器300可以用于缠绕绳体400。示例性地，绕绳器300可以沿着一个方向(例如顺时针)旋转，以将绳体400缠绕在绕绳器300上。这样，绳体400可以收集到绕绳装置上。绕绳器300可以沿着一个方向的反方向(例如逆时针)旋转，以将绳体400与绕绳器300解除缠绕，从而可以将绳体400放出。

永磁同步电机以永磁体提供励磁，使电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。永磁同步电机500可以包括定子510和转子520。定子510可以产生旋转磁场。转子520可以采用永磁材料制成。转子520可以在该旋转磁场内沿着轴向方向Y-Y旋转。示例性地，转子520的面向定子510的一侧可以设置有磁钢540。磁钢540具有性能稳定、便于加工以及工艺成熟等诸多优点。通过设置磁钢540，永磁同步电机500的性能更加稳定，使用寿命更长。

在本实施例中，定子510可以围绕转子520。定子510位于转子520的沿着径向方向X-X的外侧。转子520可以以轴向方向Y-Y为轴在定子510内旋转。定子510可以通过焊接、粘合或者卡接等任意合适的方式连接至主体(即外壳100)。转子520可以同轴地连接至绕绳器300。在本实施例中，转子520和绕绳器300可以沿着绕绳装置的轴向方向Y-Y分布。通过转子520的旋转，可以驱动绕绳器300旋转，从而实现绳体400的收放。也就是说，永磁同步电机500为绳体400的收放提供了动力。因此，通过设置永磁同步电机500，可以使绳体400的收放均具有动力。当用户想要阻止绳体400缠绕至绕绳器300时，该动力形成了负载阻力。

在本实施例中，定子510、转子520和绕绳器300均可以设置在外壳100的内部。因此，外壳100之外即为绕绳装置之外。为了使绳体400的另一端伸出到绕绳装置之外，外壳100上可以设置有绳孔110。绳孔110可以连通外壳100的外部和内部。绳体400的另一端可以通过绳孔110伸出到外壳100之外。示例性地，绳孔110和绕绳器300可以沿着绕绳装置的径向方向X-X分布。也就是说，绳孔110和绕绳器300可以位于同一平面内。这样，绳体400的收放更加顺畅，从而可以减少永磁同步电机500的能耗，以使绕绳装置更加节能。

外壳100可以起到保护的作用，防止永磁同步电机500、绕绳器300以及缠绕在绕绳器300上的绳体400被外力破坏。并且，通过合理地设置，外壳100的外表面可以较为平顺。这样可以减少灰尘等污物的沉积，且便于清理。

在实际使用中，永磁同步电机500通过转子520可以驱动绕绳器300正向旋转。绳体400可以缠绕至绕绳器300。此时，用户可以通过控制(例如拉拔)操作装置，以通过绳体400克服负载阻力，从而将绳体400拉出。绳体400可以通过绕绳器300驱动转子520反向旋转。当用户取消控制操作装置或者减少控制操作装置的力度时，负载阻力使得转子520可以驱动绕绳器300恢复正向旋转。绳体400可以缠绕至绕绳器300，从而可以将操作装置移动至原位。反复重复上述操作，可以进行力量训练，从而达到健身或者康复等目的。

由于永磁同步电机500的转矩可以控制，因此负载阻力可以实现调节，进而使得用户控制操作装置的力度可以调节。这样，根据不同的用户，可以针对性地调节永磁同步电机500的转矩。调节永磁同步电机500的转矩方式可以任意。示例性地，转矩可以调节为定量。示例性地，转矩可以调节为变量，例如线性递增或者递减、非线性递增或者递减等。总之，根据用户的实际需求，可以调节至与其较为适配的转矩，从而可以提高健身或者康复的效果。

示例性地，永磁同步电机500可以由绕绳装置外的电源进行供电。示例性地，绕绳装置还可以包括电源接口700。电源接口700的结构可以任意。电源接口700可以电连接至永磁同步电机500。电源接口700可以用于电连接至绕绳装置外的电源，以对电磁同步电机500进行供电。示例性地，供电的电流可以为直流电或者交流电。示例性地，供电的电压可以包括多种，包括但不限于20V、40V以及80V等低压，以及220V和230V等高压。

示例性地，绕绳装置还可以包括控制器。控制器可以与永磁同步电机500电连接。控制器可以实现更加精确地控制永磁同步电机500的参数，例如控制转矩。

控制器可以采用计时器、比较器、寄存器、数字逻辑电路等电子元件搭建而成，或者采用单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)等处理器芯片及其外围电路实现。

采用本发明实施例的绕绳装置，可以根据用户的实际需求调节负载阻力，因此，绕绳装置的使用效果较好。并且，还可以对永磁同步电机进行数据监控和数据实时记录，从而提供准确的数据，便于更好、更科学地使用。同时，由于永磁同步电机的结构简单、体积小、噪声小，因此绕绳装置的结构更加紧凑，从而可以实现小型化。这样，绕绳装置的可以适用于更多的场景，市场竞争力较好。以及，由于永磁同步电机的动态性能较好，因此绕绳装置的性能更加优良。

在第二示例性实施例中，如图4-5所示，主体可以包括外壳100’。永磁同步电机500’的定子510’可以设置在外壳100’的内部。沿着径向方向X-X，定子510’可以围绕转子520’。具体地，转子520’可以包括转子本体521’和端盖522’。转子本体521’可以设置在外壳100’的内部。转子本体521’可以以轴向方向Y-Y为轴在定子510’内旋转。端盖522’可以连接至转子本体521’。因此，转子本体521’可以驱动端盖522’旋转。

端盖522’可以沿着绕绳装置的轴向方向Y-Y、位于外壳100’之外。在图中示出的实施例中，端盖522’可以位于外壳100’的上方。绕绳器300可以连接至端盖522’。这样，转子本体521’可以通过端盖522’驱动绕绳器300旋转。沿着径向方向X-X，绕绳器300可以围绕外壳100’。为了防止绕绳器300与外壳100’干涉，绕绳器300可以与外壳100’间隔开。在图中示出的实施例中，外壳100’可以向下凸出于绕绳器300。这样，可以防止绕绳器300与绕绳装置放置的平台(例如地面)间隔开，防止干涉。

如此设置，绕绳器300可以位于绕绳装置的外部，绳体400的收放更加顺畅，从而可以减少永磁同步电机500’的能耗，以使绕绳装置更加节能。

在第一实施例和第二实施例中，外壳100、100’的底部可以设置有安装孔120。绕绳装置还可以包括封盖130。封盖130可以通过连接件连接等方式可拆卸地连接至外壳100、100’。封盖130可以封堵安装孔120。如此设置，便于安装定子510、510’和转子520、520’。并且，将安装孔120和封盖130设置在外壳100、100’的底部，还可以防止灰尘等污物通过该处进入外壳100、100’的内部，从而污染定子510、510’和转子520、520’。

在第三示例性实施例中，如图6-8所示，主体可以包括中心轴600。沿着径向方向X-X，永磁同步电机500”的定子510”可以套设至中心轴600。沿着径向方向X-X，转子520”可以围绕定子510”。沿着径向方向X-X，绕绳器300可以围绕转子520”。如此设置，绕绳器300可以位于绕绳装置的外部，绳体400的收放更加顺畅，从而可以减少永磁同步电机500”的能耗，以使绕绳装置更加节能。

进一步地，转子520”可以包括转子本体521”和端盖530”。沿着绕绳装置的轴向方向Y-Y，端盖530”可以夹持转子本体521”。具体地，端盖530”可以包括上端盖531”和下端盖532”。上端盖531”和下端盖532”可以夹持转子本体521”。上端盖531”和下端盖532”可以相同或者不同。示例性地，上端盖531”和下端盖532”可以夹持绕绳器300。端盖530”可以起到保护的作用，防止永磁同步电机500”被外力破坏。并且，通过合理地设置，端盖530”的外表面可以较为平顺。这样可以减少灰尘等污物的沉积，且便于清理。

更进一步地，中心轴600可以沿着绕绳装置的轴向方向Y-Y向下凸出于端盖530”。这样，可以防止端盖530”与绕绳装置放置的平台(例如地面)间隔开，防止干涉。并且，通过凸出的中心轴600，还可以起到定位的作用，确保绕绳装置保持在预期的位置。示例性地，中心轴600还可以沿着绕绳装置的轴向方向Y-Y向上凸出于端盖530”。这样，绕绳装置上下颠倒设置，也不会出现干涉现象。

需要说明的是，由于第二实施例和第三实施例与第一实施例的工作原理大致相同，因此为了简洁，本文不再不在对第二实施例和第三实施例的工作原理进行详细描述。

示例性地，如图1-8所示，绕绳装置还可以包括轴承800。轴承800可以连接在转子520、520’、520”和主体之间。轴承800可以采用本领域已知的或者未来可能出现的各种类型的轴承，包括但不限于滚动轴承或者深沟球轴承等。通过设置轴承800，可以支撑转子520、520’、520”，从而提高支撑强度。并且，还可以减少转子520、520’、520”和主体之间的摩擦力，从而可以减少永磁同步电机500、500’、500”的能耗，以使绕绳装置更加节能。

进一步地，轴承800可以包括第一轴承810和第二轴承820。第一轴承810和第二轴承820可以沿着绕绳装置的轴向方向Y-Y分布。第一轴承810和第二轴承820可以相同或者不同。在图中示出的实施例中，第一轴承810可以位于第二轴承820的上方。相较于第一轴承810，第二轴承820需要承受更多的重力。因此，第二轴承820可以采用比第一轴承810更大规格的轴承。

示例性地，如图6-8所示，绕绳器300上设置有槽体310。槽体310可以位于绕绳器300的外周侧。槽体310可以呈环形。槽体310的槽口可以朝向绕绳装置的外部。槽体310可以用于缠绕绳体400。槽体310可以对绳体400起到定位作用，防止绳体400脱离预期的位置。

示例性地，如图5所示，槽体310的宽度可以为D。绳体400的直径可以为d。槽体310的宽度与绳体400的直径的差值可以为D-d。D-d可以满足以下条件：0.5mm≤D-d≤1mm；或者0.05×d≤D-d≤0.1×d。D-d例如可以为0.5mm、0.75mm或者1mm。如此设置，可以防止绳体400重叠缠绕，确保绳体400的收放顺畅。

更进一步地，如图6-8所示，槽体310可以呈从槽底到槽口渐开的形状。渐开的角度a可以在1-5°之间。角度a例如可以为1°、3°或者5°。这样，槽体310可以起到导向的作用，便于绳体400更加顺利地缠绕至槽体310内。

在未特别说明、或者未明显相悖的情况下，上文中提到的一个或者多个特征可以任意组合。例如，图6-8中提到的槽体310可以应用至图1-5描述的绕绳装置；图1-3中提到的电源接口700可以应用至图4-8描述的绕绳装置。

上文仅描述了不同实施例的区别，对于不同实施例相同或相似的部件采用了相同或相似的附图标记，并且为了简洁，本文不再对这些相同或相似的部件进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用区域相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的区域位置关系。应当理解的是，区域相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (13)

1.一种绕绳装置，其特征在于，包括：

主体；

绕绳器，所述绕绳器用于缠绕绳体；

绳体，所述绳体的一端连接至所述绕绳器，且另一端伸出到所述绕绳装置之外；以及

永磁同步电机，所述永磁同步电机包括定子和转子，所述定子连接至所述主体，所述转子同轴地连接至所述绕绳器，以驱动所述绕绳器旋转，所述转子包括位于内部的转子本体和位于外部的端盖，所述绕绳器连接至所述端盖，所述转子本体、所述定子和所述绕绳器沿着径向方向设置，其中所述绕绳器位于径向最外侧。

2.如权利要求1所述的绕绳装置，其特征在于，所述主体包括外壳，所述定子设置在所述外壳的内部，所述定子围绕所述转子，所述转子本体设置在所述外壳的内部，所述绕绳器连接至所述端盖，所述绕绳器围绕所述外壳，且与所述外壳间隔开。

3.如权利要求2所述的绕绳装置，其特征在于，所述外壳的底部设置有安装孔，所述绕绳装置还包括封盖，所述封盖可拆卸地连接至所述外壳，且封堵所述安装孔。

4.如权利要求1所述的绕绳装置，其特征在于，所述主体包括中心轴，所述定子套设至所述中心轴，所述转子围绕所述定子，所述绕绳器围绕所述转子。

5.如权利要求4所述的绕绳装置，其特征在于，所述端盖沿着所述绕绳装置的轴向方向夹持所述转子本体。

6.如权利要求5所述的绕绳装置，其特征在于，所述中心轴沿着所述绕绳装置的轴向方向向下凸出于所述端盖。

7.如权利要求1所述的绕绳装置，其特征在于，所述绕绳装置还包括轴承，所述轴承连接在所述转子和所述主体之间。

8.如权利要求7所述的绕绳装置，其特征在于，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承沿着所述绕绳装置的轴向方向分布。

9.如权利要求1所述的绕绳装置，其特征在于，所述绕绳器上设置槽口朝向绕绳装置的外部的槽体，所述槽体用于缠绕所述绳体。

10.如权利要求9所述的绕绳装置，其特征在于，所述槽体的宽度与所述绳体的直径的差值在0.5-1mm之间；

或者，所述槽体的宽度与所述绳体的直径的差值为所述绳体的直径的0.05-0.1倍。

11.如权利要求10所述的绕绳装置，其特征在于，所述槽体呈从槽底到槽口渐开的形状。

12.如权利要求1所述的绕绳装置，其特征在于，所述绕绳装置还包括电源接口，所述电源接口电连接至所述永磁同步电机。

13.如权利要求1所述的绕绳装置，其特征在于，所述转子的面向所述定子的一侧设置有磁钢。

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