CN114709975A - 双侧反向输出机构和具有其的康复训练和数字健身设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双侧反向输出装置和具有其的康复训练和数字健身设备。双侧反向输出装置包括：电机，电机包括转子，转子具有沿中心轴线相对设置且绕中心轴线可转动的第一转动输出端和第二转动输出端，第一转动输出端用于连接第一适配器；换向机构，换向机构包括主动轮、从动轮和传动组件，主动轮与第二转动输出端同轴固定，从动轮绕中心轴线可转动，传动组件连接主动轮和从动轮，传动组件用于使从动轮相对于主动轮反向转动，从动轮用于连接第二适配器。本发明实施例所提供的双侧反向输出装置，可以在一个电机为动力源的情况下，向两个用于连接于第一适配器和第二适配器的输出端传输动力。

Description

双侧反向输出机构和具有其的康复训练和数字健身设备

技术领域

本发明涉及电机的技术领域，具体地，涉及一种双侧反向输出机构和具有其的康复训练和数字健身设备。

背景技术

在现实生活中，动力输出机构具有多种形式，其中，以电机最为常见。

通常，电机具有定子和转子，在通电情况下，转子可以在定子内转动。常见的电机包括单出轴电机和双出轴电机。在单出轴电机中，转子的一端与枢转轴同轴连接，且延伸至电机壳的外部。在双出轴电机中，转子的相对的两端都具有与转子同轴连接的枢转轴，且都延伸至电机外壳的外部。

单出轴电机具有一个枢转轴，即只具有一个动力输出端，如要增加动力输出端，则需要在枢转轴上连接多输出轴减速机。但是通常多输出轴减速机的多个输出端的枢转轴线是平行的，且多个输出端的延伸方向相同，在一些需要多个输出端的输出方向不同的场合下，具有局限性。对于双出轴电机来说，虽然两个枢转轴相向设置，但是两个枢转轴由于都与转子直接连接，所以两个枢转轴的转动方向相同，在一些需要双侧反向转动的场合下，依然使用不方便。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种应用于康复训练和数字健身设备的双侧反向输出装置。双侧反向输出装置包括：电机，电机包括转子，转子具有沿中心轴线相对设置且绕中心轴线可转动的第一转动输出端和第二转动输出端，第一转动输出端用于连接第一适配器；换向机构，换向机构包括主动轮、从动轮和传动组件，主动轮与第二转动输出端同轴固定，从动轮绕中心轴线可转动，传动组件连接主动轮和从动轮，传动组件用于使从动轮相对于主动轮反向转动，从动轮用于连接第二适配器。

示例性地，主动轮与传动组件的传动比等于从动轮与传动组件的传动比。

示例性地，换向机构为齿轮换向机构或带轮换向机构。

示例性地，换向机构为齿轮换向机构，主动轮为主动齿轮，从动轮为从动齿轮，传动组件为中间齿轮，中间齿轮直接啮合在主动齿轮和从动齿轮之间。

示例性地，主动齿轮和从动齿轮沿着中心轴线间隔开设置，中间齿轮的枢转轴线是固定的且垂直于中心轴线，主动齿轮、从动齿轮和中间齿轮均为外啮合齿轮。

示例性地，主动齿轮、从动齿轮和中间齿轮均为锥形齿轮。

示例性地，主动齿轮和从动齿轮中的一个为外啮合齿轮且另一个为内啮合齿轮，外啮合齿轮设置在内啮合齿轮的径向内侧，中间齿轮为外啮合齿轮，中间齿轮的枢转轴线是固定的且平行于中心轴线。

示例性地，换向机构为带轮换向机构，主动轮为主动带轮，从动轮为从动带轮，传动组件包括中间带轮、第一传动带和第二传动带，第一传动带连接主动带轮和中间带轮，第二传动带连接中间带轮和从动带轮，其中，第一传动带和第二传动带中的一个采用开口传动且另一个采用交叉传动。

示例性地，主动轮和从动轮中的一个上设置有沿中心轴线且朝向另一个延伸的凸轴，且另一个可枢转地套设在凸轴上。

示例性地，主动轮包括中心轴线相对设置的第一端面和第二端面，从动轮包括中心轴线相对设置的第三端面和第四端面，第二端面与第三端面面对面设置，第一端面与转子的第二转动输出端固定，第二端面设置有沿中心轴线延伸的凸轴，第三端面设置有沿中心轴线延伸的凸轴安装孔，凸轴可枢转地与凸轴安装孔连接。

示例性地，凸轴安装孔内设置有第一轴承，第一轴承的外圈与凸轴安装孔的内周壁固定连接，凸轴的端部插接在第一轴承的内圈中且与内圈固定连接。

示例性地，凸轴为具有第一直径和第二直径的台阶轴，其中第一直径小于第二直径，第一轴承过盈配合在具有第一直径的台阶轴上，在具有第一直径的台阶轴的外周壁上设置有环形凹槽，环形凹槽内设置有卡箍，第一轴承穿设在具有第一直径的台阶轴上，第一轴承夹设在第二直径的台阶轴的侧壁与卡箍之间。

示例性地，转子的第二转动输出端处设置有沿中心轴线延伸的主动轮安装孔，主动轮上设置有沿中心轴线延伸第一凸柱，第一凸柱插接在主动轮安装孔内且与主动轮安装孔固定。

示例性地，转子与主动轮之间设置有联轴器，主动轮通过联轴器连接至转子。

示例性地，联轴器为免键轴衬，免键轴衬的外圈与转子和主动轮中的一个固定连接，免键轴衬的内圈与转子和主动轮中的另一个固定连接。

示例性地，转子的第一转动输出端处设置有沿转子的中心轴线延伸的第一适配孔，第一适配孔用于与第一适配部固定连接。

示例性地，第一适配孔与主动轮安装孔连通且形成沿中心轴线贯通的内径均匀的孔。

示例性地，换向机构包括换向机构壳体，在换向机构壳体上设置有沿中心轴线延伸的从动轮安装通孔，从动轮上设置有沿中心轴线延伸的第二凸柱，第二凸柱可枢转地插接在从动轮安装通孔内。

示例性地，在第二凸柱上设置有沿中心轴线延伸的第二适配孔，第二适配孔用于与第二适配部固定连接。

示例性地，转子的第一转动输出端设置有用于与第一适配器连接的第一适配孔，从动轮上设置有用于与第二适配器连接的第二适配孔，第一适配孔与第二适配孔具有相同的构造。

示例性地，电机还包括电机壳体和定子，定子热压固定在电机壳体内，转子穿设在定子内。

示例性地，电机包括电机壳体，转子设置在电机壳体内，换向机构还包括换向机构壳体，主动轮、从动轮和传动组件设置在换向机构壳体内，电机壳体和换向壳体为一体件。

示例性地，换向机构壳体内设置有传动组件枢转轴，传动组件可枢转地套设在传动组件枢转轴上。

示例性地，传动组件枢转轴上套设有第二轴承，第二轴承的内圈与传动组件枢转轴的外周壁固定连接，传动组件与第二轴承的外圈固定连接。

示例性地，电机还包括定子，定子与转子同轴设置，定子包括定子芯及设置于定子芯上的定子绕组，转子包括转子芯及依次排列于转子芯上的多个永磁体，永磁体为海尔贝克阵列型永磁体，定子与转子同轴设置且在定子与转子之间形成气隙。

示例性地，定子绕组采用分数槽集中绕组，其中，在定子芯的内圆周上设有多个沿其周向间隔开布置的定子齿极，相邻两个定子齿极之间限定出定子槽，定子齿极上缠绕有绕组线圈。

示例性地，定子槽为倾斜n个定子槽距的斜槽，其中n小于1。

示例性地，电机还包括编码器，编码器包括：磁码盘或者光码盘；以及电路板，电路板上集成有采集芯片和信号处理电路，采集芯片用于采集磁码盘或光码盘的变化信息，信号处理电路用于对变化信息进行处理，输出位置信息。

示例性地，编码器为大于或等于14位的绝对值编码器。

具有本发明实施例所提供的双侧反向输出装置，可以在一个电机为动力源的情况下，向两个用于连接于第一适配器和第二适配器的输出端传输动力。其中，两个输出端具有同轴以及转动方向相反的特点。具有该设置的双侧反向输出装置应用于康复训练设备中，可以帮助患者对双侧肢体进行协同训练。进一步地，由于两个输出端带动的第一适配器和第二适配的转动方向相反，与患者正常的使用习惯不同，还可以对患者的运动机能起到刺激的作用，提高康复训练的效果。相比现有技术中，两个转向不同的输出端需要通过两个电机来说，可以减少电机数量的设置，提高产品的集成度，缩小产品尺寸。对于单出轴电机与多输出轴减速机进行连接来说，结构简单，连接方便，成本低廉。对于双出轴电机来说，可以实现双侧反向输出的效果。

根据本发明的另一个方面，提供一种康复训练和数字健身设备，包括上文中任一种双侧反向输出装置、第一适配器和第二适配器，第一适配器与转子的第一转动输出端固定，第二适配器与从动轮固定。

示例性地，第一适配器包括第一连杆和第一适配部，第一连杆的一端与第一转动输出端固定，第一适配部可枢转地连接在第一连杆的另一端，且第一连杆与中心轴线垂直，第二适配器包括第二连杆和第二适配部，第二连杆的一端与从动轮固定，第二适配部可枢转地连接在第二连杆的另一端，且第二连杆与中心轴线垂直。

示例性地，第一适配部和第二适配部均为脚踏。

示例性地，第一连杆和第二连杆在初始位置由中心轴线朝向相同方向延伸。

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为根据本发明的一个示例性实施例的双侧反向输出装置的立体图；

图2为图1所示的双侧反向输出装置剖视图；

图3为根据本发明的一个示例性实施例的齿轮换向机构的示意图；

图4为根据本发明的另一个示例性实施例的齿轮换向机构的示意图；

图5a-5b为根据本发明的一个示例性实施例的带轮换向机构的示意图；

图6为图2中的齿轮换向机构的剖视图；

图7为图6中的齿轮换向机构的局部放大图；

图8为根据本发明的一个示例性实施例的电机的剖视图；

图9为图8中的电机的局部放大图；以及

图10为图1中的双侧反向输出装置的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1000、电机；1100、转子；1101、第一转动输出端；1102、第二转动输出端；1110、第一适配孔；1120、主动轮安装孔；1130、转子芯；1140、永磁体；1141、第一磁钢；1142、第二磁钢；1200、定子；1210、定子芯；1211、定子齿极；1212、定子槽；1300、电机壳体；2000、2000’、2000”、2000”’、换向机构；2100、2100’、2100”、2100”’、主动轮；2101、第一端面；2102、第二端面；2110、第一凸柱；2120、凸轴；2121、环形凹槽；2200、2200’、2200”、2200”’、从动轮；2201、第三端面；2202、第四端面；2210、凸轴安装孔；2220、第二凸柱；2221、第二适配孔；2300、2300’、2300”、2300”’、传动组件；2400、第一轴承；2500、卡箍；2600、换向机构壳体；2610、安装通孔；2700、传动组件枢转轴；2710、第二轴承；3100、第一适配器；3110、第一连杆；3120、第一适配部；3200、第二适配器；3210、第二连杆；3220、第二适配部。

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。

根据本发明的一个方面，提供了一种双侧反向输出装置。双侧反向输出装置包括电机1000和换向机构2000。如图1-2所示。换向机构2000可以设置在电机1000的内部也可以设置在电机100的外部。换向机构2000设置在电机1000的内部，可以使双侧反向输出装置整体结构更为紧凑，密封性好。换向机构2000设置在电机1000的外部，则可以使结构简单，加工成本低，易于实现。

电机1000可以包括现有的或未来可能出现的任一种电机。电机1000可以包括转子1100。转子1100可以为电机1000的旋转部分，转子1100可以绕其中心轴线转动O-O。转子1100可以包括第一转动输出端1101和第二转动输出端1102。第一转动输出端1101和第二转动输出端1102可以沿转子1100的中心轴线O-O相对设置。第一转动输出端1101和第二转动输出端1102可以绕中心轴线O-O转动。第一转动输出端1101和第二转动输出端1102在转子1100上可以具有多种结构，该结构可以为在转子1100的端部延伸出的平键轴或花键轴，还可以为在转子1100的端部设置的连接孔等。

换向机构2000可以包括主动轮2100、从动轮2200和传动组件2300。主动轮2100可以与转子1100的第二转动输出端1102同轴固定。主动轮2100可以随转子1100转动。固定方式可以包括螺纹连接、焊接或其他任意连接方式。从动轮2200绕中心轴线O-O可转动。也就是说主动轮2100、从动轮2200以及转子1100可以同轴设置，且均可绕中心轴线O-O转动。传动组件2300可以连接主动轮2100和从动轮2200。传动组件2300可以用于使从动轮2200相对于主动轮2100反向转动。换向机构2000可以包括齿轮换向机构、带轮换向机构或任意一种转动机构。在一些实施例中，换向机构2000可以为减速机，减速机可以具有输入端和输出端。输入端和输出端可以在减速机内的传动元件的作用下实现输出端与输入端的反向旋转。当然，换向机构2000不局限于减速机，下文还将对换向机构2000的其他实施例进行详细的描述。

其中，第一转动输出端1101可以用于连接第一适配器3100。从动轮2200可以用于连接第二适配器3200。在一些实施例中，第一适配器3100和第二适配器3200可以包括脚踏组件、手柄组件或是任意通过转动可以达到康复训练和数字键身的装置。

在如图2所示的实施例中，当电机1000工作时，转子1100转动。转子1100可以绕中心轴线O-O以转动方向U转动。同时，转子1100可以带动第一适配器3100以及主动轮2100也以转动方向U转动。传动组件2300连接在主动轮2100和从动轮2200之间，转子1100的动力可以通过主动轮2100和传动组件2300传递至从动轮2200，最终使从动轮2200以及与从动轮2200连接的第二适配器绕中心轴线O-O以转动方向V转动。其中，转动方向U和转动方向V方向相反。

由于转子1100、主动轮2100和第一适配器3100相对固定连接，所以转子1100、主动轮2100和第一适配器3100可以同步转动。由于从动轮2200和第二适配器3200相对固定连接，所以从动轮2200和第二适配器3200可以同步转动。为了方便对转速进行描述，仅以主动轮2100和从动轮2200的转动方向和转速进行描述。示例性地，由于第一适配器3100和第二适配器3200的用途不同，所以第一适配器3100和第二适配器3200的使用方式也可以不同。用户可以根据第一适配器3100和第二适配器3200的功能对换向机构2000进行合理地选择。在一些实施中，换向机构2000可以使主动轮2100和从动轮2200反向同步转动，也就是说换向机构2000仅改变主动轮2100和从动轮2200的转动方向，主动轮2100和从动轮2200具有相同的转速。在另一些实施例中，换向机构2000还可以使主动轮2100和从动轮2200反向异步转动，主动轮2100和从动轮2200可以具有不同的转速。在主动轮2100和从动轮2200具有不同的转速的实施例中，换向机构2000既可以充当减速器也可以充当加速器，本领域技术人员可以理解。

可以理解的是，主动轮2100与从动轮2200的转速跟以其两个轮与传动组件2300的传动比有关。优选地，主动轮2100与传动组件2300的传动比等于从动轮2200与传动组件2300的传动比。这样，经过传动组件2300的传动，从动轮2200的转动方向可以与主动轮2100的转动方向相反，且从动轮2200与主动轮2100具有相同的转速。以第一适配器3100和第二适配器3200用于训练用户的双侧肢体为例，主动轮2100和从动轮2200转速相同可以起到对双侧肢体平均训练的效果。当然可以理解的是，有特殊需求的用户也可以通过改变以上所述的传动比满足用户的需求。

由此可知，具有本发明实施例所提供的双侧反向输出装置，可以在一个电机为动力源的情况下，向两个用于连接于第一适配器3100和第二适配器3200的输出端传输动力。其中，两个输出端具有同轴以及转动方向相反的特点。具有该设置的双侧反向输出装置应用于康复训练设备中，可以帮助患者对双侧肢体进行协同训练。进一步地，由于两个输出端带动的第一适配器3100和第二适配3200的转动方向相反，与患者正常的使用习惯不同，还可以对患者的运动机能起到刺激的作用，提高康复训练的效果。相比现有技术中，两个转向不同的输出端需要通过两个电机来说，可以减少电机数量的设置，提高产品的集成度，缩小产品尺寸。对于单出轴电机与多输出轴减速机进行连接来说，结构简单，连接方便，成本低廉。对于双出轴电机来说，可以实现双侧反向输出的效果。

在如图2-4所述的实施例中，换向机构可以为齿轮换向机构。主动轮可以为主动齿轮。从动轮可以为从动齿轮，传动组件可以为中间齿轮。中间齿轮可以直接啮合在主动齿轮和从动齿轮之间。中间齿轮可以为单个齿轮，也可以为齿轮组。主动齿轮可以通过中间齿轮将动力传递至从动齿轮上。为了方便，下文将主动齿轮、从动齿轮和中间齿轮统称为齿轮。按照齿轮的形状分类，齿轮可以包括圆柱齿轮、锥齿轮或蜗杆等。按照齿型的分类，齿轮可以包括直齿齿轮、斜齿齿轮或人字齿齿轮等。当然，在中间齿轮为齿轮组的实施例中，也可以将多种齿轮进行组合实现主动齿轮与从动齿轮反向转动的效果。

示例性地，如图3所示，主动齿轮和从动齿轮可以沿着中心轴线O-O间隔开设置。在一些实施例中，主动齿轮和从动齿轮可以面对面的设置。中间齿轮的枢转轴线Y-Y可以是固定的且可以垂直于中心轴线O-O。主动齿轮、从动齿轮和中间齿轮可以均为外啮合齿轮。在一些实施例中，主动轮2100’和从动轮2200’可以为圆柱齿轮，传动组件2300’可以为冠齿轮。圆柱齿轮的齿可以分布在其周面上(图中阴影部分表示齿)。冠齿轮的齿可以分布在端面上。在使用时，作为主动轮2100’的主动齿轮和作为从动轮2200’的从动齿轮可以面对面的设置。作为传动组件2300’的冠齿轮则可以设置在主动齿轮和从动齿轮的中间靠外侧部分。其中，冠齿轮的枢转轴线Y-Y可以与中心轴线O-O垂直相交。主动齿轮可以沿转动方向U转动。通过啮合连接，主动齿轮可以驱动冠齿轮沿转动方向W转动。冠齿轮可以再次通过啮合驱动从动齿轮沿转动方向V转动。这样，就可以起到使主动轮2100’和从动轮2200’反向转动的效果。以冠齿轮作为传动组件2300’的优点在于体积小，结构紧凑，传递扭矩大。

优选地，如图2所示，主动轮2100、从动轮2200和传动组件2300可以均为锥形齿轮。锥形齿轮也可以叫伞齿轮，可以用于相交轴之间的传动。其中，主动轮2100和从动轮2200的中心轴线O-O可以与传动组件2300的枢转轴线Y-Y相交。锥形齿轮被大量用于工业传动领域，其优点在于制造和安装较为简单。

示例性地，在齿轮传动机构中，主动齿轮和从动齿轮中的一个可以为外啮合齿轮且另一个可以为内啮合齿轮。外啮合齿轮可以设置在内啮合齿轮的径向内侧。传动组件2300可以为中间齿轮，中间齿轮可以为外啮合齿轮。中间齿轮的枢转轴线可以是固定的且平行于中心轴线。如图4所示，以换向机构2000”包括行星轮系为例，主动轮2100”可以为外啮合齿轮，从动轮2200”可以为内啮合齿轮，传动组件2300”可以为一个或多个作为行星轮的的外啮合齿轮，图4中的行星轮的数量为3个。当主动轮2100”沿转动方向U转动时，将可以带动作为传动组件2300”的行星轮沿转动方向W转动。其中，由于主动轮2100”和传动组件2300”为外啮合关系，所以转动方向U和转动方向W相反。行星轮的枢转轴线固定，那么此时的行星轮将可以驱动作为从动轮2200”的内啮合齿轮转动。从动轮2200”将可以沿转动方向V转动。由于从动轮2200”和传动组件2300”为内啮合关系，所以转动方向W和转动方向V相同。从而使得主动轮2100”与从动轮2200”可以反向转动。另外，通过改变行星轮与各个啮合齿轮的齿数比，以及控制行星轮的枢转轴线是否可绕中心轴线O-O转动，可以改变主动轮2100”和从动轮2200”的转速。

示例性地，如图5a-5b所示，换向机构2000”’可以为带轮换向机构。主动轮2100”’可以为主动带轮。从动轮2200”’可以为从动带轮。传动组件2300”’可以包括中间带轮2310”’、第一传动带2320””和第二传动带2330”’。第一传动带2320”’可以连接主动轮2100”’和中间带轮2310”’。第二传动带2330”’可以连接中间带轮2310”’和从动轮2200”’。其中，第一传动带2320”’和第二传动带2330”’中的一个可以采用开口传动且另一个采用交叉传动。在如图5a-5b所示的实施例中，第一传动带2320”’为交叉传动，第二传动带2330”’为开口传动。当主动轮2100”’以转动方向U转动时，可以通过第一传动带2320”’将动力传递至中间带轮2310”’，由于第一传动带2320”’为交叉传动，所以中间带轮2310”’以转动方向W转动，其中，转动方向U和转动方向W反向。中间带轮2310”’可以再通过第二传动带2330”’将动力传递至从动轮2200”’，由于第二传动带2330”’为开口传动，所以从动轮2200”’可以与中间带轮2310”’同方向转动。从动轮2200”’的转动方向V与中间带轮2310”’的转动方向W相同。通过该实施例所述的传动结构，可以使得主动轮2100”’和从动轮2200”’都绕同一中心轴线转动，且转动方向相反。当然，可以理解的是，改变主动轮2100”’、中间带轮2310”’和从动轮2200”’的直径，可以改变主动轮2100”’和从动轮2200”’的转速，本领域技术人员熟知，不再赘述。

示例性地，如图2所示，主动轮2100和从动轮2200中的一个上可以设置有沿中心轴线O-O且朝向另一个延伸的凸轴2120，且另一个可枢转地套设在凸轴2120上。这样，通过设置凸轴2120，就可以使主动轮2100和从动轮2200枢转连接。在如图2中所示的实施例中，凸轴2120可以设置在主动轮2100上，这样，从动轮2200就可以套设在主动轮2100上。在使用时，从动轮2200可以在主动轮2100上的凸轴2120上转动。在现有技术中，通常是分别独立地设置主动轮2100的枢转轴和从动轮2200的枢转轴。这就导致两个枢转轴在加工过程中，容易产生误差，同轴度低。安装主动轮2100和从动轮2200之后，主动轮2100和从动轮2200的枢转轴线的同轴度也会较低，在换向机构2000转动过程中，容易产生振动、噪音以及不必要的磨损。不仅减少了产品的使用寿命，还影响了用户的使用体验。本发明实施例所提供的换向机构2000，可以提高主动轮2100和从动轮2200的同轴度，并且由于主动轮2100和从动轮2200通过凸轴2120连接，还可以提高主动轮2100和从动轮2200的结构强度，使主动轮2100和从动轮2200受凸轴2120的限制，减小了主动轮2100和从动轮2200在垂直于中心轴线O-O方向上的相对移动，提高了换向机构2000的机械性能和传动性能。

示例性地，如图6所示，主动轮2100可以包括O-O中心轴线相对设置的第一端面2101和第二端面2102。从动轮2200可以包括中心轴线O-O相对设置的第三端面2201和第四端面2202。第二端面2102可以与第三端面2201面对面设置。第一端面2101可以与转子1100的第二转动输出端固定1102。第二端面2102可以设置有沿中心轴线O-O延伸的凸轴2120。第三端面2201可以设置有沿中心轴线O-O延伸的凸轴安装孔2210。凸轴2120可枢转地与凸轴安装孔2210连接。在如图6所示的实施例中，仅示出了凸轴2120设置在具有锥齿轮的齿轮换向机构中，可以理解的是，在其他齿轮换向机构或带轮换向机构中，只要主动轮2100和从动轮2200同轴设置，也可以参考使用该结构。具有该结构的换向机构2000，可以提高主动轮2100和从轮动2200的同轴度，结构简单，易于实现。

示例性地，凸轴安装孔2210内可以设置有第一轴承2400。第一轴承2400的外圈可以与凸轴安装孔2210的内周壁固定连接。凸轴2120的端部可以插接在第一轴承2400的内圈中且与内圈固定连接。第一轴承2400可以包括现有的或为来可能出现的任一种轴承，例如滚珠轴承、滚子轴承或滚针轴承等。设置有第一轴承2400的换向机构2000可以减少从动轮2200与凸轴2120之间的摩擦力，使得从动轮2200可以更加顺滑在凸轴2120上转动，还可以减少从动轮2200在转动过程中产生的噪音，提高用户的使用体验。

示例性地，如图7所示，凸轴2120可以为具有第一直径D1和第二直径D2的台阶轴。其中，第一直径D1可以小于第二直径D2。第一轴承2400可以过盈配合在具有第一直径D1的台阶轴上。在具有第一直径的台阶轴的外周壁上可以设置有环形凹槽2121。环形凹槽2121内可以设置有卡箍2500。第一轴承2400可以穿设在具有第一直径的台阶轴上。第一轴承2400可以夹设在第二直径的台阶轴的侧壁与卡箍2500之间。具有该设置的凸轴2120，可以使第一轴承2400牢固地安装在凸轴2120上，避免第一轴承2400在凸轴2120的轴向方向上移动，提高从动轮2200在凸轴2120上转动时的平稳度，减少从动轮2200在转动过程中产生的噪音。

示例性地，如图2所示，转子1100的第二转动输出端1102处可以设置有沿中心轴线O-O延伸的主动轮安装孔1120。主动轮2100上可以设置有沿中心轴线O-O延伸第一凸柱2110。第一凸柱2110可以插接在主动轮安装孔1120内且与主动轮安装孔1120固定。在一些实施例中，第一凸柱2110可以通过螺纹、卡扣或焊接等方式与主动轮安装孔1120固定连接，从而使转子1100与主动轮2100可以同步转动。

在如图2所示的实施例中，转子1100和主动轮2100可以通过螺纹连接。螺纹连接结构简单，易于实现。

在一个优选的实施例中，转子1100与主动轮2100之间可以设置有联轴器(未示出)。主动轮2100可以通过联轴器连接至转子1100上。设置联轴器可以方便转子1100与主动轮2100拆装，方便用户对产品进行维修和维护。

进一步地，联轴器可以为免键轴衬。免键轴衬是一种靠摩擦联接的工具。免键轴衬可以将螺栓连接的紧固力通过锥面转换为对内径侧面的表面压力，同时不需要费时的轴和连轴部的键加工，组装时的磨合作业可以使轴和连轴部牢固连接。免键轴衬为本领域技术人员所熟知的，不再赘述。在如图2所示的实施例中，免键轴衬的外圈可以与转子1100和主动轮2100中的一个固定连接。免键轴衬的内圈可以与转子1100和主动轮2100中的另一个固定连接。其中，固定连接的连接力可以是免键轴衬分别与转子1100和主动轮2100之间的摩擦力。通过使用免键轴衬连接转子1100和主动轮2100，可以减少安装工序，提高安装质量和安装效率。

示例性地，如图2所示，转子1100的第一转动输出端1101处可以设置有沿转子1100的中心轴线O-O延伸的第一适配孔1110。第一适配孔1110可以用于与第一适配器3100固定连接。第一适配器3100可以插接在第一适配孔1110内。设置第一适配孔1110可以方便第一适配器3100与转子1100的连接，还可以提高第一适配器3100与转子1100的同轴度。

示例性地，第一适配孔1110可以与主动轮安装孔1120连通且形成沿中心轴线O-O贯通的内径均匀的孔。也就是说，转子1100可以为具有通轴，这样，不仅可以方便第一适配器3100和主动轮2100安装，还可以减少转子1100的材料，从而减轻转子110的质量，减少转动惯量。

示例性地，换向机构2000可以包括换向机构壳体2600。在换向机构壳体2600上可以设置有沿中心轴线O-O延伸的从动轮安装通孔2610。从动轮2200上可以设置有沿中心轴线O-O延伸的第二凸柱2220。第二凸柱2220可枢转地插接在从动轮安装通孔2610内。具有该设置的换向机构2000，从动轮2200可以与换向机构壳体2600枢转连接，提高从动轮2200在转动过程中的稳定性，避免单纯仅靠主动轮2100上的凸轴2120支撑从动轮所带来的受力不均的情况。

进一步地，第二凸柱2220上可以设置有沿中心轴线O-O延伸的第二适配孔2221。第二适配孔2221可以用于与第二适配器3200固定连接。设置第二适配孔2221可以方便第二适配器3200与从动轮2200的连接，还可以提高第二适配器3200与从动轮2200的同轴度。

示例性地，转子1100的第一转动输出端1101可以设置有用于与第一适配器3100连接的第一适配孔1110。从动轮2200上可以设置有用于与第二适配器3200连接的第二适配孔2221。第一适配孔1110可以与第二适配孔2221具有相同的构造。在一些实施例中，第一适配孔1110和第二适配孔2221可以具有相同的内径，这样，在第一适配器3100和第二适配器3200具有相同的结构的基础上，第一适配器3100和第二适配器3200可以替换使用，提高第一适配器3100和第二适配器3200的互换性。

示例性地，电机1000还可以包括电机壳体1300和定子1200。定子1200可以通过热压固定在电机壳体1300内。转子1100可以穿设在定子1200内。在一些实施例中，可以在定子1200与电机壳体1300安装前，先对电机壳体1300进行加热，使电机壳体1300受热膨胀。这样，电机壳体1300的内径与定子1200的外径之间就可能产生便于安装的缝隙。将定子1200放入至电机壳体1300内后，待电机壳体1300冷却，电机壳体1300与定子1200将可以紧密连接在一起。这样，可以减少在电机壳体1300与定子1200之间设置连接件，而且，还可以提高电机壳体1300与电子1200之间的对中性，提高电机1000的安装精度，从而有利于提高电机1000的性能。

示例性地，在电机1000包括电机壳体1300，换向机构2000包括换向机构壳体2600的实施例中，转子1100可以设置在电机壳体1300内，主动轮2100、从动轮2200和传动组件2300可以设置在换向机构壳体2600内。电机壳体1300和换向机构壳体2600可以为一体件。一体件可以包括电机壳体1300与换向机构壳体2600作为一体件生产加工，还可以包括在电机1000与换向机构2000连接之后形成不可拆卸的一体结构。其中，电机壳体1300和换向机构壳体2600可以通过铸造形成一体件，还可以通过焊接等方式形成一体件。电机壳体1300和换向机构壳体2600为一体件可以提高双侧反向输出装置的一体结构，提高使用过程中的可靠性。

示例性地，换向机构壳体2600内可以设置有传动组件枢转轴2700。传动组件2300可枢转地套设在传动组件枢转轴2700上。在一些实施例中，传动组件枢转轴2700可以为设置在换向机构壳体2600内部的凸轴。传动组件枢转轴2700可以与换向机构壳体2600铸造连接。

示例性地，传动组件枢转轴2700上可以套设有第二轴承2710。第二轴承2710的内圈可以与传动组件枢转轴2700的外周壁固定连接。传动组件2300可以与第二轴承2710的外圈固定连接。设置第二轴承2710可以减小传动组件枢转轴2700与传动组件2300之间的摩擦力，使传动组件2300转动更为顺滑，提高换向机构2000的工作效率，减少换向机构2000工作时产生的噪音。

示例性地，如图8所示，电机1000还可以包括定子1200。定子1200与转子1100可以同轴设置。定子1200可以包括定子芯1210及设置于定子芯1210上的定子绕组。在一个实施例中，定子绕组可以包括绕在定子芯1210上面的铜线。转子1100可以包括转子芯1130及依次排列于转子芯1130上的多个永磁体1140。多个永磁体1140可以依次排列于转子芯1130的外圆周上。定子1200与转子1100可以同轴设置且在定子1200与转子1100之间可以形成气隙。电机1000通电后，可以在定子绕组周围形成一个绕驱动电机几何轴线旋转的磁场。该几何轴线可以是定子1200和转子1100的轴线。该磁场可以驱动转子1100上的永磁体1140转动，从而带动转子1100转动。电机1000的性能和永磁体1140的数量、永磁体1140的磁通强度、电机输入电压大小等因素有关。本发明实施例中的电机1000，永磁体1140可以为海尔贝克阵列型永磁体。海尔贝克阵列可以通过将不同充磁方向的永磁体按照一定规律排列，就可以在磁体一侧汇聚磁力线，而在另一侧削弱磁力线，从而获得比较理想的单边磁场。通过该种规律排列的永磁体，可以增强单位方向上的场强，从而达到用最少量的永磁体1140产生最强的磁场。

相较于现有电机来说，具有海尔贝克阵列型永磁体的电机，可以在产生相同磁场的条件下，使用更少的永磁体，从而使电机内更多的空间用于增大转子半径。转子1100的半径越大，在相同的电磁力下所产生的扭矩也就越大。由于电机的输出扭矩增大，在组成本发明中的双侧反向输出装置时，就可以在双侧反向输出装置中无需设置中间装置(例如减速机等)，从而使双侧反向输出装置的惯量减小，响应速度可以提高。而且，双侧反向输出装置在传递动力的过程中，还可以减少动力的损耗。进一步地，由于无需设置中间装置，还可以减小双侧反向输出装置的尺寸，使双侧反向输出装置的集成度更高。

示例性地，定子绕组可以采用分数槽集中绕组。其中，在定子芯1210的内圆周上设有多个沿其周向间隔开布置的定子齿极1211。相邻两个定子齿极1211之间限定出定子槽1212。定子齿极1211上可以缠绕有绕组线圈。即定子齿极1211和定子槽1212依次设置。定子芯1210还可以包括桶状的壳体，定子齿极1211的根部与壳体连接，定子齿极1211的端部朝向定子的轴线延伸。绕组线圈可以缠绕在定子齿极1211上。在集中绕组中，每个绕组线圈在相应的定子齿极1211上缠绕完后，可以进入相邻的下一个定子齿极1211上进行缠绕，而不必跨过相邻的定子齿极去进行缠绕。这样，绕组线圈无重叠，相互之间绝缘好。另外，线圈端部的长度可以更短，这样，就可以更好地控制电机在其轴向上的长度，进一步减小电机的尺寸，有利于降低产品成本，而且还可以很好地控制电机的发热。

示例性地，定子芯1210上可以设置有21个定子槽1212，转子芯1130上可以设置22个磁极，每个磁极可以包括一对海尔贝克阵列型永磁体。这样，定子槽1212的数量与磁极之间产生的最小公倍数就会很大。最小公倍数越大，转子1100每转动一圈所被划分的份数就越多，这样，力矩波动较小，电机转动时就会相对较平稳，而且还可以减小电机的齿槽力矩。

示例性地，永磁体1140可以沿转子1100的轴向长度比定子芯1210的轴向长度大10％。这样，可以提高永磁体1140所产生的磁场，从而提高电机的转矩。

示例性地，定子槽1212还可以设置为斜槽，也就是说定子槽1212与定子的轴线呈有一定的夹角，不平行。其中，定子槽1212的倾斜量可以为n个定子槽距，其中n小于1。定子槽1212具有相互连通的第一端和第二端，若定子槽1212不倾斜，那么由第一端开始，沿定子的轴线延伸即为该定子槽1212的第二端。若倾斜量n为1，那么由该定子的第一端开始，沿定子的轴线延伸，将达到相邻定子槽的第二端，这样以此类推。

具有该设置的电机，可以减少转子1100在转动时产生的振动和噪声，还可以减少转子1100在转动过程中产生的波动。

示例性地，n的取值范围为0.3～0.6。优选地，n可以为0.583。其中0.5为定子槽倾斜的槽距，0.083是考虑到制造工艺误差选取的安全余量。根据物理实验所得，由于定子绕组采用集中绕组的形式，所以，如果n为0.5，就可以把输出的力矩波动降低10倍以上，但同时输出的力矩只会降低8％～10％，该力矩波动已经可以满足正常使用的需要，但是如倾斜1个槽距，虽然力矩波动会进一步降低，但力矩也将要损失15％以上。综上，优选地，n可以选取0.583。

示例性地，每个永磁体1140可以包括磁极方向相互垂直的第一磁钢1141和第二磁钢1142。在相邻排列的两个永磁体1140中，第一磁钢1141的磁极方向相反，第二磁钢1142的磁极方向相反，如图9所示。通过该种规律排列的永磁体，可以增强单位方向上的场强，从而达到用最少量的永磁体产生最强的磁场。在一些实施例中，第一磁钢和第二磁钢的宽度可以为6.5mm，高度可以为3mm，其中宽度是指沿转子周向方向上的尺寸，高度是指沿转子径向方向上的尺寸。

示例性地，第一磁钢1141和第二磁钢1142可以均为稀土磁钢。由于稀土磁钢具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的特点，可以容许所制成的电机具有较大的气隙长度和气隙密度，因而在永磁体安放和磁路结构设计上有很大灵活性，可以根据使用场合，制成与传统电机不同的结构形状和尺寸。这既可以进一步减少电机的质量和转动惯量，提高电机的反应灵敏度；又可以减少驱动电机转矩的脉动，增加运行的平稳性；还可以简化电机的结构和工艺。

示例性地，电机还可以包括编码器。码器可以包括：磁码盘或光码盘以及电路板。电路板上可以集成有采集芯片和信号处理电路。采集芯片可以用于采集磁码盘或光码盘的变化信息。信号处理电路可以用于对变化信息进行处理，输出位置信息。

以磁码盘为例，磁码盘可以为依次排列的多个磁极形成的环形磁栅。电路板上可以集成有霍尔元件采集芯片和信号处理电路。霍尔元件采集芯片可以用于采集磁码盘的磁极变化信息，信号处理电路可以用于对磁极变化信息进行处理，输出位置信息。

编码器的转动轴线可以和转子的轴线同轴。当转子1100转动时，可以带动编码器转动。霍尔元件采集芯片可以根据采集磁码盘的磁极变化信息对转子的转动角度精确测量。

具有光码盘的编码器和具有磁码盘的编码器工作原理大体相同，区别在于光码盘上具有可供光线透过的光栅，采集芯片可以为光敏元件采集芯片。光敏元件采集芯片可通过光栅接收到光线。信号处理电路可以用于对光线变化信息进行处理，输出位置信息。

编码器检测电机的转动参数是本领域技术人员所熟知的，不再进行赘述。

优选地，编码器可以为大于或等于14位的绝对值编码器。大于或等于14位的绝对值编码器可以提高编码器对转子1100转动角度的精度。

根据本发明的另一个方面，提供一种康复训练和数字健身设备。康复训练和数字健身设备可以包括双侧反向输出装置、第一适配器3100和第二适配器3200。第一适配器3100可以与转子1100的第一转动输出端1101固定。第二适配器3200可以与从动轮2200固定。其中，第一适配器3100和第二适配器3200可以包括脚踏组件或手柄组件，用户可以根据训练内容选择合适的第一适配器3100和第二适配器3200。

示例性地，如图10所示，第一适配器3100可以包括第一连杆3110和第一适配部3120。第一连杆3110的一端可以与第一转动输出端1101固定。第一适配部3120可枢转地连接在第一连杆3110的另一端，且第一连杆3110与中心轴线O-O垂直。第二适配器3200可以包括第二连杆3210和第二适配部3220。第二连杆3210的一端可以与从动轮2200固定。第二适配部3220可枢转地连接在第二连杆3210的另一端，且第二连杆3210与中心轴线O-O垂直。以第一适配部3120和第二适配部3220均为脚踏为例。用户可以将双脚放置在脚踏上，利用电机1000的转动，驱动用户的下肢产生运动，达到训练的效果。当然，可以理解的是，在电机为伺服电机的实施例中，用户还可以对伺服电机的输出扭矩进行设置，当用户蹬踏脚踏时，电机可以产生与用户下肢运动方向相反的阻力，从而提高康复训练或是达到健身的效果。

示例性地，第一连杆3110和第二连杆3210在初始位置可以由中心轴线O-O朝向相同方向延伸。如图10所示，图中的双侧反向输出装置处于初始位置，第一连杆3110和第二连杆3210的延伸方向都向下。由于第一适配器3100和第二适配器3200的转动方向相反，在第一适配器3100和第二适配器3200转动速度相同的情况下，第一适配器3100或第二适配器3200每转动半圈，将可以位于处于朝向相同方向的位置。以图10作为初始位置，第一适配器3100和第二适配器3200转动半圈之后将可以共同处于朝向上方的位置。这样可以最大程度地使第一适配器3100和第二适配器3200的运动轨迹区别于用户的使用习惯，有效刺激用户的运动机能，提高康复训练或是达到健身的效果。当然，可以理解的是，根据训练内容的不同，第一适配器3100和第二适配器3200的初始位置还可以具有多种情况，不再赘述。

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 (10)

1.一种双侧反向输出装置，应用于康复训练和数字健身设备，其特征在于，包括：

电机，所述电机包括转子，所述转子具有沿中心轴线相对设置且绕所述中心轴线可转动的第一转动输出端和第二转动输出端，所述第一转动输出端用于连接第一适配器；

换向机构，所述换向机构包括主动轮、从动轮和传动组件，所述主动轮与所述第二转动输出端同轴固定，所述从动轮绕所述中心轴线可转动，所述传动组件连接所述主动轮和所述从动轮，所述传动组件用于使所述从动轮相对于所述主动轮反向转动，所述从动轮用于连接第二适配器。

2.根据权利要求1所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述主动轮与所述传动组件的传动比等于所述从动轮与所述传动组件的传动比。

3.根据权利要求1所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述换向机构为齿轮换向机构或带轮换向机构。

4.根据权利要求1所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述换向机构为齿轮换向机构，所述主动轮为主动齿轮，所述从动轮为从动齿轮，所述传动组件为中间齿轮，所述中间齿轮直接啮合在所述主动齿轮和所述从动齿轮之间。

5.根据权利要求4所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述主动齿轮和所述从动齿轮沿着所述中心轴线间隔开设置，所述中间齿轮的枢转轴线是固定的且垂直于所述中心轴线，所述主动齿轮、所述从动齿轮和所述中间齿轮均为外啮合齿轮。

6.根据权利要求5所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述主动齿轮、所述从动齿轮和所述中间齿轮均为锥形齿轮。

7.根据权利要求4所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述主动齿轮和所述从动齿轮中的一个为外啮合齿轮且另一个为内啮合齿轮，所述外啮合齿轮设置在所述内啮合齿轮的径向内侧，所述中间齿轮为外啮合齿轮，所述中间齿轮的枢转轴线是固定的且平行于所述中心轴线。

8.根据权利要求1所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述换向机构为带轮换向机构，所述主动轮为主动带轮，所述从动轮为从动带轮，所述传动组件包括中间带轮、第一传动带和第二传动带，所述第一传动带连接所述主动带轮和所述中间带轮，所述第二传动带连接所述中间带轮和所述从动带轮，其中，所述第一传动带和所述第二传动带中的一个采用开口传动且另一个采用交叉传动。

9.根据权利要求1所述的双侧反向输出装置，其特征在于，所述主动轮和所述从动轮中的一个上设置有沿所述中心轴线且朝向另一个延伸的凸轴，且所述另一个可枢转地套设在所述凸轴上。

10.一种康复训练和数字健身设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的双侧反向输出装置、第一适配器和第二适配器，所述第一适配器与所述转子的所述第一转动输出端固定，所述第二适配器与所述从动轮固定。

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