CN211461933U - 电动跑步机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电动跑步机，其中的马达驱控电路可控使电流由正极流经马达至负极而驱动马达运转，从而带动环状带体循环绕转，以供使用者在环状带体的顶面进行跑步等运动；马达驱控电路的正极与负极之间串联一电阻元件及一开关元件，当马达驱控电路获得电力时，开关元件会切换为不连通状态，使电阻元件不发生作用；当马达驱控电路未获得电力时，开关元件会切换为连通状态，使电阻元件成为连接在正极与负极之间的负载，会消耗当外力要推动环状带体而带动马达所产生的电能；由此，当电源未接通时，环状带体不易转动，可避免因滑动而造成意外。

Description

电动跑步机
技术领域
本实用新型与跑步机有关，特别是指一种利用电力驱动环状带体转动的电动跑步机。
背景技术
一般电动跑步机必须利用来自外部电源(例如室内电源)的电力驱动一马达运转，从而带动跑步台上的环状带体循环绕转，以供使用者在环状带体的顶面进行走路、慢跑或跑步等运动。当前述外部电源供电中断(例如停电、跳电)、跑步机未插电或跑步机电源开关未开启等，使得跑步机没有获得电力时，由于前述马达不能控制或拘束环状带体，所以环状带体能够因为外力作用而转动，尤其是近来有增多趋势的履带式结构，因为环状带体的顶面下方没有传统的支撑板(俗称跑板)与其摩擦，取而代之被多个旋转自如的滚子分散支撑，所以环状带体的转动阻力较小，更容易被外力所推动。实际上，当一电动跑步机未获得电力时，最明显的表征就是其电子仪表上没有任何灯号，但如果使用者没有注意到或不以为意而直接踩上跑步台，就算当时跑步台处于水平状态，使用者的脚部也可能推动环状带体的顶面往前或往后滑移，而让使用者失去平衡或吓一跳，而徜若跑步台不巧处于前高后低的倾斜状态，则使用者的脚部将会带着环状带体的顶面由前上方往后下方快速滑动，严重时可能造成使用者滑倒甚至受伤。
针对上述问题，先前技术中的某些电动跑步机设有一可依据电力状况自动启闭的制动装置，前述制动装置主要包含一电磁铁、一制动件及一弹性件，当跑步机获得电力时，前述电磁铁因为电流通过而具有磁力，能将前述制动件吸附在不影响环状带体转动的位置；当跑步机未获得电力时，前述电磁铁因为没有电流通过而不具磁力，使得制动件受到前述弹性件作用而抵接一与环状带体连动的飞轮，藉由施予飞轮摩擦力使环状带体不易转动，避免使用者踩上带体顶面时因滑动而造成意外。不过，前述制动装置成本较高，而且有构件耗损、换修麻烦等问题。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种电动跑步机，当其未获得能用于驱控马达的电力时，会自动使环状带体不易转动，避免使用者踩上带体顶面时因滑动而造成意外；而且，本实用新型的技术方案成本较低、维护较容易。
为达到上述目的，本实用新型所提供的一种电动跑步机，包含有：一架体；一环状带体，以可循环绕转的方式设在所述架体上；一马达，与所述环状带体动力连接，当所述马达运转时会带动所述环状带体循环绕转；一马达驱控电路，承接来自外部电源的电力，具有一正极及一负极，可控使电流由所述正极流经所述马达至所述负极而驱动所述马达运转；其特征在于：
所述马达驱控电路具有一开关路径，所述开关路径具有一连接所述正极的第一端及一连接所述负极的第二端，所述开关路径上具有串联在所述第一端与所述第二端之间的一电阻元件及一开关元件；当所述马达驱控电路获得所述电力时，所述开关元件会切换为不连通状态，使所述开关路径的第一端与第二端之间形成断路，而让所述电阻元件不生作用；当所述马达驱控电路未获得所述电力时，所述开关元件会切换为连通状态，使所述开关路径的第一端与第二端之间形成通路，而让所述电阻元件成为连接在所述正极与所述负极之间的负载，会消耗当外力要推动所述环状带体而带动所述马达所产生的电能。
上述本实用新型的技术方案中，所述环状带体为履带式结构，具有若干沿左右方向延伸的长条形板片；所述架体上设有若干用于支撑所述环状带体的滚子。
所述电动式跑步机还具有一角度调整机构，用于调整跑步台相对于地面的角度。
所述马达为一交流马达；所述马达驱控电路包含一整流器及一逆变器，所述整流器将来自外部电源的交流电转换为直流电，其一对输出端分别连接所述正极及所述负极；所述逆变器将所述直流电转换为流经所述马达的交流电。
所述马达为一永磁同步马达，具有三相绕组；所述逆变器为一三相逆变器。
所述电阻元件为一功率电阻器。
所述电阻元件的功率值为300W，电阻值为1.25Ω。
所述开关元件为一继电器。
当所述马达驱控电路未获得所述电力时，所述环状带体承载120公斤的重量而使所述环状带体产生转动的转动速度低于1英哩/小时。
当所述马达驱控电路未获得所述电力且所述环状带体顶面的坡度为11.4％时，所述环状带体承载120公斤的重量而使所述环状带体产生转动的转动速度低于1英哩/小时。
采用上述技术方案，本实用新型在进行跑步等运动时，如果发生停电或跳电，马达驱动电路的第一开关元件会自动切换为不连通状态，同时，第二开关元件会自动切换为连通状态，使第二电阻元件成为马达运转的功率负载而阻停环状带体，不会让使用者因环状带体骤然停止而发生危险，且本实用新型的成本较低、维护较容易。
附图说明
图1是本实用新型一较佳实施例的电动跑步机的立体图；
图2是图1的电动跑步机的下半部左视图，其中取除跑步台侧盖以显示其内部结构；
图3是本实用新型一较佳实施例中的马达驱控电路的简要电路图，示意电路获得外部电源供给电力时的状态；
图4类似图3，但示意电路未获得外部电源供给电力时的状态。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。
如图1、图2所示，本实用新型的一较佳实施例的电动跑步机10主要包含设置在地面上的一跑步台20、由跑步台20的前端往上延伸的左、右二支柱30、设在二支柱30的顶端之间的一操控台40，以及分别由左、右二支柱30的顶端往后延伸的左、右二扶手50。
跑步台20具有一架体21，架体21的前端及后端分别枢设一组左右相对的回转轮22(注：图2中仅显示后端的回转轮22，而前端的回转轮被同轴固接在其左侧的一飞轮23遮住)。一环状带体24同时环套前端及后端的回转轮22，使其可在架体21上循环绕转。本较佳实施例中的环状带体24采用履带式结构，即具有若干沿左右方向延伸的长条形板片25，而且架体21上枢设若干支撑环状带体24的滚子26。架体21的前端设有一电动马达27，马达27的转轴同轴固接一皮带轮28，皮带轮28的直径小于飞轮23。一传动皮带29同时环套皮带轮28与飞轮23，共同构成一皮带传动系统。由此，当马达23运转时，架体21前端的回转轮(图中未示)会以低于马达23转轴的转速但高于马达23转轴的扭力原地旋转，带动环状带体24以对应速度循环绕转，让使用者能在环状带体24的顶面进行走路、慢跑或跑步等运动。跑步台20的结构基本上都是跑步机领域的先前技术，因此仅作简要说明如上。本实用新型的技术核心在于电动跑步机中关于环状带体运转的马达驱控电路(后详)，原则上可适用于各种电动跑步机的跑步台结构，包含环状带体采用俗称跑带的传统式结构(无图示)，即环状带体是以一长带状材料头尾相接而成，而且架体上设有一俗称跑板的支撑板，支撑板位于环状带体的顶面下方以支撑使用者的脚部。
跑步台20的前端具有一角度调整机构(图中未示)，用于调整跑步台20相对于地面的角度，可使跑步台20安定在如图1、图2所示的环状带体24顶面呈现水平的角度，或是安定在环状带体24顶面呈现前高后低的特定角度。角度调整机构也是跑步机领域的先前技术，本实用新型的电动跑步机可能应用各种角度调整机构，也可能不具有角度调整机构，换言之，跑步台相对于地面的角度可能无法调整。
接着请参阅图3，为本实用新型的电动跑步机10中的马达驱控电路的简要电路图，图中最右侧以符号绘示的马达27代表用于驱动环状带体24循环绕转的马达27，图中最左侧的交流电源60代表跑步机外部的交流电供给来源，例如交流110V或220V的室内电源，一般经由电源线并通过电源开关(图中未示)进入跑步机。图3中的交流电源60与马达27之间的电路属于马达驱控电路，马达驱控电路在获得交流电源60正常供电的状况下能驱控马达27以预定转速运转(包含加速、减速)及停止运转。读者应当理解，在能适当解说本实用新型的技术特征及工作原理的前提下，图3是以简化的方式呈现马达驱控电路的重要局部，而实际上马达驱控电路可能具备的某些电子元件或电路单元，例如数字讯号处理器(DSP)及回馈电路等，在图中并未呈现。电动跑步机10的中央控制单元(通常设在操控台40内，图中未示)会基于预设原则及使用者指令控制马达驱控电路，等于控制马达27或环状带体24的运动及停止。
马达驱控电路具有一整流器70，例如单相桥式整流电路，可将来自交流电源60的交流电转换为直流电，其一对输出端构成马达驱控电路的直流母线(DC Bus)，包含图中上方标示「+」的正极，以及图中下方标示「—」的负极。一电容器C连接在正极与负极之间，发挥滤波、稳压功用，使整流器70的输出电压维持在一额定值(本实施例为310V)，换言之，当交流电源60正常供电时，马达驱控电路的正极与负极之间会维持预定的电位差。连接在正极与负极之间的二极体D、第一电阻器R1及电晶体Q7构成一过电压保护电路，当马达驱控电路(以图中未示的侦测电路或机制)侦测到正极与负极之间的电压超过额定值时，数字讯号处理器(图中未示)会控制电晶体Q7以极快的频率在连通状态及不连通状态之间反复切换，形成降压作用，以保护电路及马达27等。
在本较佳实施例中，马达27具体为一永磁同步马达(Permanent-MagnetSynchronous Motor；简称PMSM)，具有三相绕组。图3右侧的六颗电晶体(具体为绝缘栅双极电晶体(IGBT))Q1～Q6及相关接线构成一三相逆变器(three-phase inverter)，数字讯号处理器(图中未示)可控制各电晶体的开关状态，将直流母线的直流电转换为三相交流电，使电流由正极流经马达27至负极(如图3中箭头示意)，驱动马达27以预定速度运转。上述永磁同步马达及其驱动方式为习知技术。
马达驱控电路具有一第一开关元件S1，具体为一交流继电器，设在整流器70的输入端之前，当交流电源60正常供电并且顺利进入马达驱控电路时，第一开关元件(交流电继电器)S1会自动保持连通状态，也就是让交流电通过开关S1而输入至整流器70，从而输出额定电压的直流电，并且产生驱动马达27运转的电流(如图3中的箭头示意)；反之，当马达驱控电路没有获得来自交流电源60的交流电时，例如供电中断、跑步机未插电或跑步机电源开关(图中未示)未开启等，第一开关元件(交流电继电器)S1会自动切换为不连通状态，如图4所示。
马达驱控电路具有一开关路径80，开关路径80具有一连接正极的第一端(图中的开关路径80顶端)，以及一连接负极的第二端(图中的开关路径80底端)，开关路径80具有串联在第一端与第二端之间的一第二电阻元件R2及一第二开关元件S2。第二电阻元件R2具体为一功率电阻器，功率值为300W，电阻值为1.25Ω。第二开关元件S2具体为一直流继电器，当马达驱控电路获得来自交流电源60的交流电，使得整流器70输出额定电压的直流电时，第二开关元件S2会自动切换为不连通状态，使开关路径80的第一端与第二端之间形成断路，而让第二电阻元件R2不发生作用；反之，当马达驱控电路没有获得来自交流电源60的交流电，也就是整流器70没有输出直流电时，第二开关元件S2会自动切换为连通状态，使开关路径80的第一端与第二端之间形成通路，而让第二电阻元件R2成为连接在正极与负极之间的负载。
因此，例如当跑步机电源开关未开启，或是任何原因导致马达驱控电路未获得可用于驱动马达27运转的电力时，如果以外力推动跑步机10的环状带体24转动，则该外力会辗转经由环状带体24、回转轮22、飞轮23、传动皮带29及皮带轮28带动马达27的转轴及转子旋转，使此时的马达27形同一发电机，将驱动转子旋转的动能转换为电能，所产生的电流会由马达27中的线圈(依相位不同)经由特定的马达端子及三相逆变器中的上方电晶体Q1/Q2/Q3到达正极，再经由此时呈现通路状态的开关路径80到达负极，然后经由三相逆变器中的下方电晶体Q4/Q5/Q6及特定的马达端子回到马达27中的线圈，构成电流回路。其中，因为开关路径80途中的第二电阻元件R2会消耗功率，形成马达27发电的负载，换言之，形成外力推动环状带体24转动的阻力，因此，环状带体24在此状态下不易转动。
在本较佳实施例，当跑步台20相对于地面的角度被调整成抵达或接近可调范围的上限，例如环状带体24顶面坡度为11.4％(仰角大约6.5度)时，即使体重120公斤的使用者站立在环状带体24上，环状带体24的顶面因为承受使用者重量而向后下方滑动的速度也不会超过1英哩/小时(大约45公分/秒)，具体上仅为0.96英哩/小时(大约43公分/秒)。可想而知，当环状带体24顶面的坡度小于上述11.4％，及/或使用者的体重小于上述120公斤时，环状带体24更不容易滑动，或滑动速度更为缓慢。由此，当本实用新型的电动跑步机10未获得电力，例如跑步机未插电或电源开关未开启时，如果使用者没有注意到而直接踩上跑步台20，环状带体24通常不会有明显的滑动(尤其当环状带体24的顶面呈现水平时)，即使产生滑动，速度也十分缓慢，不致让使用者失去平衡或滑倒，避免意外伤害发生。
而且，使用本实用新型的电动跑步机10进行跑步等运动时，如果发生停电或跳电，马达驱动电路的第一开关元件S1会自动切换为不连通状态，同时，第二开关元件S2会自动切换为连通状态，使第二电阻元件R2成为马达27运转的功率负载而阻停环状带体24。因为本实用新型并非利用机械式的制动装置快速阻停飞轮等传动构件的转动，所以不会让使用者因环状带体骤然停止而发生危险。
相较于先前技术，本实用新型的技术方案成本较低，而且基本上没有构件耗损、换修的问题，维护较容易。

Claims (10)

1.一种电动跑步机，包含有：
一架体；
一环状带体，以可循环绕转的方式设在所述架体上；
一马达，与所述环状带体动力连接，当所述马达运转时会带动所述环状带体循环绕转；
一马达驱控电路，承接来自外部电源的电力，具有一正极及一负极，可控使电流由所述正极流经所述马达至所述负极而驱动所述马达运转；
其特征在于：
所述马达驱控电路具有一开关路径，所述开关路径具有一连接所述正极的第一端及一连接所述负极的第二端，所述开关路径上具有串联在所述第一端与所述第二端之间的一电阻元件及一开关元件；当所述马达驱控电路获得所述电力时，所述开关元件会切换为不连通状态，使所述开关路径的第一端与第二端之间形成断路，而让所述电阻元件不生作用；当所述马达驱控电路未获得所述电力时，所述开关元件会切换为连通状态，使所述开关路径的第一端与第二端之间形成通路，而让所述电阻元件成为连接在所述正极与所述负极之间的负载，会消耗当外力要推动所述环状带体而带动所述马达所产生的电能。
2.如权利要求1所述的电动跑步机，其特征在于：所述环状带体为履带式结构，具有若干沿左右方向延伸的长条形板片；所述架体上设有若干用于支撑所述环状带体的滚子。
3.如权利要求1所述的电动跑步机，其特征在于：所述电动跑步机还具有一角度调整机构，用于调整跑步台相对于地面的角度。
4.如权利要求1所述的电动跑步机，其特征在于：所述马达为一交流马达；所述马达驱控电路包含一整流器及一逆变器，所述整流器将来自外部电源的交流电转换为直流电，其一对输出端分别连接所述正极及所述负极；所述逆变器将所述直流电转换为流经所述马达的交流电。
5.如权利要求4所述的电动跑步机，其特征在于：所述马达为一永磁同步马达，具有三相绕组；所述逆变器为一三相逆变器。
6.如权利要求1所述的电动跑步机，其特征在于：所述电阻元件为一功率电阻器。
7.如权利要求6所述的电动跑步机，其特征在于：所述电阻元件的功率值为300W，电阻值为1.25Ω。
8.如权利要求1所述的电动跑步机，其特征在于：所述开关元件为一继电器。
9.如权利要求1所述的电动跑步机，其特征在于：当所述马达驱控电路未获得所述电力时，所述环状带体承载120公斤的重量而使所述环状带体产生转动的转动速度低于1英哩/小时。
10.如权利要求9所述的电动跑步机，其特征在于：当所述马达驱控电路未获得所述电力且所述环状带体顶面的坡度为11.4％时，所述环状带体承载120公斤的重量而使所述环状带体产生转动的转动速度低于1英哩/小时。
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