電磁式搖擺機的製作方法

2023-10-18 04:16:39 2

專利名稱：電磁式搖擺機的製作方法
技術領域：
本發明涉及健身器械，更具體地說是一種使人體在平躺狀態下讓四肢模擬魚類左右搖擺的健身器械。
背景技術：
搖擺機是一種使人體在平躺狀態下讓四肢模擬魚類左右搖擺的鍛鍊器械。目前的搖擺機都是採用電動機作為動力源的曲柄滑塊機構，其結構形式如圖1所示。電機工作時，與電機減速器轉軸1(轉動頻率f0＝2.33±0.08Hz)固定在一起的曲柄2會繞著電機軸旋轉，曲柄2的另一端則在滑槽3中作相對於滑槽3的上下運動，這時曲柄2就對滑槽3產生一個左右方向往復循環的推、拉力，使得滑板4帶動腳臺5沿著導軌6左右往復移動。這種曲柄滑塊機構的搖擺機存在著較大的缺點1、曲柄2在轉動到左右兩個死點位置時，不可避免地會出現換向衝擊力，從而產生衝擊噪聲；2、曲柄3和滑槽4之間、滑板4和導軌6之間都存在著較大的滑動摩擦，從而產生摩擦噪聲；3、腳臺5在衝擊力和摩擦力的作用下會發生共振，從而產生腳臺5的低頻「嗡」聲。
4、該機構是將電能通過電動機轉換為轉動的機械能，再通過減速器和曲柄滑塊機構轉換為滑塊左右平動的機械能，每一個傳動環節中都要消耗一部分能量，因此效率相對較低、能耗相對較大。

發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種運行平穩、噪音低、能量損耗小的電磁式搖擺機。
本發明電磁式搖擺機的結構特點是設置直線磁力驅動機構，是在兩側機架的對稱位置上分別設置電磁鐵，兩側電磁鐵具有交變的、並且互為相反的電磁極性，在位於兩側電磁鐵之間的託架上固定設置永磁體，搖擺腳臺通過託架固定設置在移動架上，移動架可沿著固定在兩側機架之間的直線導軌往復移動，在兩側機架與移動架之間設置復位彈簧。
本發明的結構特點也在於所述移動架與直線導軌之間為滾動配合。
所述電磁鐵的激勵電流是由信號發生與放大單元產生的頻率與搖擺機的搖擺頻率f0一致的正弦信號。
在所述信號發生與放大單元中，以電感量為L的電磁鐵和電容量為C的電容器構成串聯諧振電路，其電路參數的設置滿足下式f0=12LC=2.330.08(Hz)]]>設置所述每側復位彈簧的剛度為k/2，設置由移動架、託架、搖擺腳臺和搖擺的人體下肢在內的搖擺體的總質量為M，在由所述復位彈簧和搖擺體構成的單自由度「彈簧——質量系統」中的諧振頻率等於激勵信號的變化頻率f0=12kM=2.330.08(Hz)]]>與已有技術相比，本發明的有益效果體現在1、本發明利用同性相斥和異性相吸的電磁理論，以電磁機構使移動架在沿著直線導軌的直線方向上受到往復移動的電磁力的驅動，從而形成搖擺腳臺的擺動，動作可靠。
2、本發明採用電磁驅動，直接將電能轉換為移動架左右平動的機械能，中間環節少、無耗能較大的滑動摩擦，並且電磁激勵系統和運動系統都是工作在諧振狀態，因此，系統工作時產生的噪聲和消耗的能量都相對較小，具有節能環保的優勢。
3、本發明結構簡單、易於實施。


圖1為已有技術結構示意圖。
圖1中標號1電機減速器轉軸、2曲柄、3滑槽、4滑板、5腳臺、6導軌。
圖2為本發明結構示意圖。
圖3為本發明另一工作狀態示意圖。
圖2、圖3中標號1直線導軌、2搖擺腳臺、3託架、4移動架、5永磁體、6電磁鐵、7機架、8復位彈簧。
以下通過具體實施方式
，結合附圖對本發明作進一步說明
具體實施例方式參見圖1，兩側機架7對稱位置上分別設置電磁極性互為相反的電磁鐵6，兩側電磁鐵6之間的託架3上固定設置永磁體5，託架3、搖擺腳臺5與移動架4固定在一起並可沿著固定在兩側機架之間的直線導軌1移動，復位彈簧8設置在兩側機架7與託架3之間。當兩側電磁鐵6的極性交替變換時，會對託架3上的永磁體5產生交變電磁力作用，使與永磁體5固定在一起的移動架4帶動搖擺腳臺2沿直線導軌1進行往復移動。
具體實施中，在移動架4與直線導軌1之間採用滾動配合，以減小摩擦阻力。
圖2、圖3所示，設置電磁鐵6的激勵電流由信號發生與放大單元提供，激勵電流的頻率和瞬時極性由信號發生與放大單元發出的正弦信號控制，正弦信號變化頻率為搖擺頻率f0，其工作過程如下在正弦信號的正半周，A端為+，B端為-。此時，電磁鐵的磁極性如圖2所示，左側的電磁鐵對移動架4產生向左的吸力，而右側的電磁鐵對移動架4產生向左的推力，在這兩個力的共同作用下，移動架4通過託架3帶動搖擺腳臺2向左擺動。
在正弦信號的負半周，A端為-，B端為+。此時，電磁鐵的磁極性如圖3所示，左側的電磁鐵6對移動架4產生向右的推力，而右側的電磁鐵6對移動架4產生向右的吸力，在這兩個力的共同作用下，移動架4帶動搖擺腳臺2向右移動。
本實施例中，激勵電流採用正弦信號可以有效避免移動架在換向時產生較大的換向加速度，使得移動架在左右兩個極限位置時的位移變化和速度變化都是最小，也就是此位置處的加速度和衝擊力最小。
具體實施中，應合理設置電磁鐵的電感量L和電容器的電容量C，使由LC構成的串聯諧振電路的諧振頻率等於搖擺機的搖擺頻率f0=12LC=2.330.08(Hz)]]>此時驅動電路的驅動能量為最小。
設復位彈簧的總剛度為k，並設由移動架、託架、搖擺腳臺和人體下肢在內的搖擺體的總質量為M，使由復位彈簧和搖擺體構成的單自由度「彈簧——質量系統」的諧振頻率也等於搖擺機的搖擺頻率f0=12kM=2.330.08(Hz)]]>這樣，搖擺體也處於諧振狀態，搖擺體左右搖擺時所需要的激勵能量最小，因此也能大大降低電磁鐵的驅動能量。
權利要求
1.電磁式搖擺機，其特徵是設置直線磁力驅動機構，是在兩側機架(7)的對稱位置上分別設置電磁鐵(6)，兩側電磁鐵(6)具有交變的、並且互為相反的電磁極性，在位於兩側電磁鐵之間的託架(3)上固定設置永磁體(5)，搖擺腳臺(2)通過託架(3)固定設置在移動架(4)上，移動架(4)可沿著固定在兩側機架之間的直線導軌(1)往復移動，在兩側機架(7)與移動架(4)之間設置復位彈簧(8)。
2.根據權利要求1所述的電磁式搖擺機，其特徵是所述移動架(4)與直線導軌(1)之間為滾動配合。
3.根據權利要求1所述的電磁式搖擺機，其特徵是所述電磁鐵(6)的激勵電流是由信號發生與放大單元產生的頻率與搖擺機的搖擺頻率f0一致的正弦信號。
4.根據權利要求3所述的電磁式搖擺機，其特徵是在所述信號發生與放大單元中，以電感量為L的電磁鐵和電容量為C的電容器構成串聯諧振電路，其電路參數的設置滿足下式f0=12LC=2.330.08(Hz).]]>
5.根據權利要求4所述的電磁式搖擺機，其特徵是設置所述每側復位彈簧(8)的剛度為k/2，設置由移動架(4)、託架(3)、搖擺腳臺(2)和搖擺的人體下肢在內的搖擺體的總質量為M，在由所述復位彈簧和搖擺體構成的單自由度「彈簧——質量系統」中的諧振頻率等於激勵信號的變化頻率f0=12kM=2.330.08(Hz).]]>
全文摘要
電磁式搖擺機，其特徵是設置直線磁力驅動機構，是在兩側機架的對稱位置上分別設置電磁鐵，兩側電磁鐵具有交變的、並且互為相反的電磁極性，在位於兩側電磁鐵之間的託架上固定設置永磁體，搖擺腳臺通過託架固定設置在移動架上，移動架可沿著固定在兩側機架之間的直線導軌往復移動，在兩側機架與移動架之間設置復位彈簧。當兩側電磁鐵極性在信號發生單元的控制下交替變換時，對託架上的永磁體產生交變電磁力作用，使與永磁體固定在一起的移動架就帶動搖擺腳臺沿直線導軌進行往復移動。本發明運行平穩、噪音低、能量損耗小。
文檔編號A63B22/00GK101091683SQ20071002528
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月23日 優先權日2007年7月23日
發明者鮑俊瑤 申請人:鮑俊瑤