CN205814980U - 一种电动跑步机动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种电动跑步机动力驱动系统，属于健身器材技术领域。包括驱动电机（2），跑步机仪表通过控制电路控制驱动电机（2）转动，驱动电机（2）的输出轴安装有输出多楔带轮（7），并通过与输出多楔带轮（7）配合的传动多楔带（6）带动传动滚筒（5）转动，跑带（4）套装在传动滚筒（5）外部，其特征在于：在驱动电机（2）的两端均安装有随驱动电机（2）的输出轴同步转动的转动惯性组件，所述的驱动电机（2）为交流永磁同步电机。在本电动跑步机动力驱动系统中，通过采用交流永磁同步电机作为动力源，交流永磁同步电机具有体积小、重量轻、高效节能、运行低噪音的特性。

Description

一种电动跑步机动力驱动系统

技术领域

一种电动跑步机动力驱动系统，属于健身器材技术领域。

背景技术

电动跑步机作为一种主流的心肺有氧健身器材已越来越多的进入到大众家庭和健身场所，电动跑步机动力的动力源均为电动机，电机转动时带动跑台前端的传动滚筒转动，跑带同时套装在传动滚筒和跑台的外圈，当滚筒转动时跑带在跑台上循环转动，跑步人员站在跑台上通过跑带完成跑步运动。

跑步机按照应用场所一般分为两类：家庭用的家用跑步机和健身房使用的商用跑步机。目前主流的家用跑步机一般采用直流有刷电机作为动力源，由于其自身结构的原因，直流有刷电机存在：碳刷磨损需要维护更换，绕组转子工艺复杂散热不佳，换向器存在电火花干扰等缺陷。而主流的商用跑步机一般采用交流异步电动机作为动力源，交流异步电动机存在电机体积大、耗用铜材多、变频调速成本高等缺陷。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用交流永磁同步电机作为动力源，避免了现有技术中动力源的缺陷，同时设置转动惯性组件，使得跑步机运行更为稳定的电动跑步机动力驱动系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该电动跑步机动力驱动系统，包括驱动电机，跑步机仪表通过控制电路控制驱动电机转动，驱动电机的输出轴安装有输出多楔带轮，并通过与输出多楔带轮配合的传动多楔带带动传送滚筒转动，跑带套装在传送滚筒外部，其特征在于：在驱动电机的两端均安装有随驱动电机的输出轴同步转动的转动惯性组件，所述的驱动电机为交流永磁同步电机。

优选的，所述的转动惯性组件包括安装在输出多楔带轮一侧的惯性轮和安装在另一侧的惯性轮散热组件。

优选的，所述的惯性轮散热组件包括惯性轮和散热风扇。

优选的，所述的惯性轮和惯性轮散热组件同轴安装在驱动电机的输出轴上。

优选的，所述的控制电路包括与跑步机仪表连接的跑步机控制器，与跑步机控制器分别形成反馈回路的交流永磁同步电机控制单元和升降电机驱动单元。

优选的，所述的交流永磁同步电机控制单元包括交流永磁同步电机驱动电路、交流永磁同步电机以及编码器，所述的跑步机控制器与交流永磁同步电机驱动电路相连，交流永磁同步电机驱动电路与交流永磁同步电机相连，交流永磁同步电机与编码器同轴安装相连，编码器与跑步机控制器相连。

优选的，所述的升降电机驱动单元包括升降电机驱动电路、用于调节跑带坡度的升降电机以及对跑带坡度进行检测的升降位置传感器，所述的跑步机控制器与升降电机驱动电路相连，升降电机驱动电路与升降电机相连，升降电机位置传感器与跑步机控制器相连。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本电动跑步机动力驱动系统中，通过采用交流永磁同步电机作为动力源，交流永磁同步电机具有体积小、重量轻、高效节能、运行低噪音的特性。相比较直流有刷电机解决了调速系统相对效率低、维护保养困难的缺陷；相比较交流异步电机，解决了其变频调速系统电机体积大、耗用铜材多、变频调速成本高等缺陷。

2、通过在驱动电机的输出轴上安装惯性轮，可以提高驱动电机在转动过程中的转子惯量，因此提高了跑步机运行时的稳定性，降低了在跑步过程中对驱动电机的冲击。在驱动电机的输出轴上同轴安装有两个惯性轮，可以大大提高惯性轮在转动时的稳定性，以防止驱动电机在转动时因两侧重量不均而导致的稳定性下降。

3、通过设置散热风扇，有助于驱动电机在工作时的散热。

附图说明

图1为电动跑步机动力驱动系统结构示意图。

图2为电动跑步机动力驱动系统控制电路原理方框图。

其中：1、惯性轮 2、驱动电机 3、惯性轮散热组件 4、跑带 5、传动滚筒 6、传动多楔带 7、输出多楔带轮 8、跑步机框架。

具体实施方式

图1~2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~2对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，电动跑步机动力驱动系统，包括作为跑步机动力源的驱动电机2，驱动电机2固定在跑步机框架8的前端，驱动电机2的输出轴上安装有惯性轮1，在驱动电机2输出轴的端部安装有输出多楔带轮7，在驱动电机2的后端固定有传动滚筒5，在传动滚筒5上套装有跑带4，安装在驱动电机2输出轴端部的输出多楔带轮7和传动滚筒5之间通过传动多楔带6连接。驱动电机2转动时，通过传动多楔带6带动传动滚筒5转动，通过传动滚筒5进一步带动跑带4转动。

在驱动电机2的输出轴上相对于输出多楔带轮7的另一端设置有惯性轮散热组件3，惯性轮散热组件3与惯性轮1同轴设置，惯性轮散热组件3包括一个与惯性轮1相同的惯性轮以及一个用于对驱动电机2进行散热的散热风扇，方便对驱动电机2的散热。

通过在驱动电机2的输出轴上安装惯性轮1，可以提高驱动电机2在转动过程中的转子惯量，因此提高了跑步机运行时的稳定性，降低了在跑步过程中对驱动电机2的冲击。在驱动电机2的输出轴上同轴安装有两个惯性轮，可以大大提高惯性轮在转动时的稳定性，以防止驱动电机2在转动时因两侧重量不均而导致的稳定性下降。

在本电动跑步机动力驱动系统中，作为动力源的驱动电机2由交流永磁同步电机实现，交流永磁同步电机具有体积小、重量轻、高效节能、运行低噪音的特性。相比较直流有刷电机解决了调速系统相对效率低、维护保养困难的缺陷；相比较交流异步电机，解决了其变频调速系统电机体积大、耗用铜材多、变频调速成本高等缺陷。

如图2所示，本电动跑步机动力驱动系统的控制电路，包括：跑步机控制单元、交流永磁同步电机、编码器、升降电机以及升降位置传感器。跑步机控制单元包括：跑步机控制器、升降电机驱动电路以及交流永磁同步电机驱动电路。跑步机控制仪表通过光电隔离模块与跑步机控制器相连，用于向跑步机控制器发出控制指令。

升降电机用于升高或降低跑步机跑台的坡度（即跑带4的高度），使得跑台与地面形成不同的角度，以满足不同人在跑步时对不同坡度的需求。跑步机控制器的输出端与升降电机驱动电路相连，升降电机驱动电路与升降电机相连，升降位置传感器用于检测跑台的坡度，其输出端连接至跑步机控制器内，当升降电机使跑台达到预设坡度时，通过跑步机控制器使升降电机停止工作。

跑步机控制器同时与交流永磁同步电机驱动电路相连，交流永磁同步电机驱动电路与交流永磁同步电机（驱动电机2）相连。220V市电连接至跑步机控制器单元中，交流永磁同步电机驱动电路将220V交流电转换为正弦波形的三相电并与交流永磁同步电动机的三相励磁定子绕组相连，交流永磁同步电机的角速度反馈组件为编码器，编码器与交流永磁同步电机的输出轴同轴安装，编码器的输出端与跑步机控制器相连。

具体工作过程及工作原理如下：

在跑步机运行时，跑步人员通过跑步机仪表向跑步机控制单元中的跑步机发出控制指令，如果需要调节跑台的坡度，则通过升降电机驱动电路驱动升降电机动作，升降电机升降动作的同时，升降电机传感器检测跑台的坡度，当跑台调整到预定的坡度后，跑步机控制器控制升降电机停止动作。

当需要进行跑步时，跑步人员向跑步机控制器发出电机运转指令，此时交流永磁同步电机驱动电路将220V交流电转换为正弦波形三相电源，输出至交流永磁同步电机三相励磁定子绕组中驱动交流永磁同步电机运转。交流永磁同步电机运转的同时，通过编码器将交流永磁同步电机运转的状态反馈至跑步机控制器内，将交流永磁同步电机的工作状态向跑步机控制器进行反馈。交流永磁同步电机转动的同时，通过输出多楔带轮7和传动多楔带6带动传动滚筒5转动，进一步带动跑带4转动，以便于跑步人员在跑台上完成速度可控的跑步健身。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动跑步机动力驱动系统，包括驱动电机（2），跑步机仪表通过控制电路控制驱动电机（2）转动，驱动电机（2）的输出轴安装有输出多楔带轮（7），并通过与输出多楔带轮（7）配合的传动多楔带（6）带动传动滚筒（5）转动，跑带（4）套装在传动滚筒（5）外部，其特征在于：在驱动电机（2）的两端均安装有随驱动电机（2）的输出轴同步转动的转动惯性组件，所述的驱动电机（2）为交流永磁同步电机。

2.根据权利要求1所述的电动跑步机动力驱动系统，其特征在于：所述的转动惯性组件包括安装在输出多楔带轮（7）一侧的惯性轮（1）和安装在另一侧的惯性轮散热组件（3）。

3.根据权利要求2所述的电动跑步机动力驱动系统，其特征在于：所述的惯性轮散热组件（3）包括惯性轮和散热风扇。

4.根据权利要求2所述的电动跑步机动力驱动系统，其特征在于：所述的惯性轮（1）和惯性轮散热组件（3）同轴安装在驱动电机（2）的输出轴上。

5.根据权利要求1所述的电动跑步机动力驱动系统，其特征在于：所述的控制电路包括与跑步机仪表连接的跑步机控制器，与跑步机控制器分别形成反馈回路的交流永磁同步电机控制单元和升降电机驱动单元。

6.根据权利要求5所述的电动跑步机动力驱动系统，其特征在于：所述的交流永磁同步电机控制单元包括交流永磁同步电机驱动电路、交流永磁同步电机以及编码器，所述的跑步机控制器与交流永磁同步电机驱动电路相连，交流永磁同步电机驱动电路与交流永磁同步电机相连，交流永磁同步电机与编码器同轴安装相连，编码器与跑步机控制器相连。

7.根据权利要求5所述的电动跑步机动力驱动系统，其特征在于：所述的升降电机驱动单元包括升降电机驱动电路、用于调节跑带（4）坡度的升降电机以及对跑带（4）坡度进行检测的升降位置传感器，所述的跑步机控制器与升降电机驱动电路相连，升降电机驱动电路与升降电机相连，升降电机位置传感器与跑步机控制器相连。