专利名称：一种发电式椭圆机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种椭圆机，尤其涉及一种发电式椭圆机，具体适用于提高椭圆机的发电效率与运转的平稳性。
背景技术：
目前，国内外的椭圆机形式多样，门类繁多，但基本功能均以健身为目的，整个结构采用轻型结构，人们在椭圆机上模拟行走、跑步、登山等多项运动。为了增加系统的平衡性和增加运动量，国外的高档次椭圆机都配备一套变压器电磁加载系统，它利用电力变压器产生的磁场作用在飞轮轮缘之上，使之产生阻力力矩，该力矩的大小与变压器的电流大小有关(一般加载功率最大可达300W)，电流愈大，磁场愈强，阻力愈大，锻炼者需要付出更大的力量去达到锻炼身体的目的，但是该种椭圆机只能用于锻炼身体，而不能将锻炼者消耗的体能转为其他能源，如电能。中国专利公开号为CN10161^60A，
公开日为2010年1月6日的发明专利公开了一种健身发电椭圆机，该健身发电椭圆机包括支架、脚踏板、支撑杆、主动轮、发电机、从动轮和传动带，主动轮和从动轮之间由传动带连接，从动轮通过轴承与发电机的机轴连接，当人体踩动脚踏板运动时，与脚踏板相连的支撑杆驱动主动轮转动，通过传动带带动从动轮并进而带动发电机的机轴转动，手和上臂可以同时推拉与支撑杆相连的摆臂参与驱动主动轮转动。虽然该发明能够通过在传统的健身椭圆机上安装小型发电机将人体运动时所消耗的部分能量转化为电能，并储藏起来提供电力供应，但其仍旧具有以下缺陷首先，在运行时， 该发明通过与脚踏板相连的支撑杆来驱动主动轮转动，再由主动轮通过传动带带动从动轮并进而带动发电机的机轴转动，由于支撑杆为一种直杆结构，且支撑杆是与主动轮偏心连接，那么当支撑杆驱动主动轮转动时，就会出现机械拐点，该机械拐点会降低整体结构运行的平稳性，从而降低发电效率，尤其当主动轮与从动轮之间有中间轮存在时，不仅扩大了机械拐点的破坏性，而且降低了传动比，从而再次降低发电效率，同时还增加了主动轮的启动难度，提高了操作难度，因此该发明不仅不能克服机械拐点、运行的平稳性较差，而且发电效率较低、操作难度较大；其次，该发明仅能进行锻炼与发电，而不能对锻炼者的运动状态进行即时监测，因而其功能较少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不能克服机械拐点、运行的平稳性较差、 发电效率较低、操作难度较大、功能较少的缺陷与问题，提供一种能克服机械拐点、运行的平稳性较好、发电效率较高、操作难度较小、功能较多的发电式椭圆机。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是一种发电式椭圆机，包括扶手杆、支撑底架、驱动圆盘与发电机，所述扶手杆的底端与支撑底架相连接，扶手杆的中部与拉动杆的中部相连接，拉动杆的底端与横梁相连接，横梁的另一端通过连接轴与驱动圆盘相连接， 驱动圆盘与发电机传动配合，发电机的输出端与充放电控制器箱柜相连接，且在横梁上设置有踏板；
所述发电式椭圆机还包括变量飞轮与带轮；所述变量飞轮包括同轴心的主动轮与被动轮，主动轮设置在被动轮的内部，主动轮与被动轮之间设置有多个钢球，且在主动轮中设置有弧型的摩擦块；所述带轮包括成一体结构的上驱动部、中驱动部和下驱动部，上驱动部通过一号传送带与发电机传动配合，中驱动部通过二号传送带与驱动圆盘传动配合，下驱动部通过飞轮轴孔与主动轮相连接。所述驱动圆盘与变量飞轮之间的传动比为1:10. 5，发电机与变量飞轮之间的传动比为1:2 ；所述主动轮的质量为8. 3千克，被动轮的质量为7. 876千克。所述一号传送带为三角传送带，二号传送带为楔形传送带，中驱动部为楔形传送
轴ο所述扶手杆的顶端设置有液晶显示屏与握手部，握手部上设置有心跳监测装置， 扶手杆的中部通过旋转轴与拉动杆的中部相连接，且拉动杆的中部为直杆结构。所述发电机、变量飞轮、驱动圆盘的外部套装有流线型模压成型外壳。所述发电机为小型低速无铁芯永磁盘式发电机。所述充放电控制器箱柜包括柜体与滚轮，柜体的顶部设置有仪表，柜体的侧部设置有航空插座，柜体的底部均勻设置有四个滚轮，且充放电控制器箱柜通过航空插座与发电机的输出端相连接。与现有技术相比，本发明的有益效果为
1、由于本发明一种发电式椭圆机中包括变量飞轮与带轮，带轮包括成一体结构的上驱动部、中驱动部和下驱动部，上驱动部通过一号传送带与发电机传动配合，中驱动部通过二号传送带与驱动圆盘传动配合，下驱动部通过飞轮轴孔与主动轮相连接，即由变量飞轮作为驱动圆盘与发电机之间的传动桥梁，当变量飞轮低转速运动时，仅有变量飞轮中的主动轮旋转，而被动轮静止或低速转动，此时的变量飞轮仅有小的转动惯量；当主动轮达到一定转速时，主动轮中的摩擦块由于离心力而紧贴外侧的被动轮，由于摩擦力的传递，被动轮加速而达到和主动轮同步的速度，此时的变量飞轮具有较大的转动惯量与整体动能；整个过程中，变量飞轮的优点如下首先，变量飞轮运行时产生的转动惯量可以克服机械拐点，从而增强系统运行的平稳性，进而提高发电效率；其次，变量飞轮最后具有的较大的整体动能可以再次提高系统的发电效率；再次，由于变量飞轮初始时只需启动主动轮，便可以在随后的运行中带动被动轮转动，从而实现整个变量飞轮的转动，而启动主动轮只需很小的力即可，克服了由于飞轮启动时惰性大而启动困难的难点，降低了操作难度。因此本发明不仅能克服机械拐点、运行的平稳性较好，而且发电效率较高、操作难度较小。2、由于本发明一种发电式椭圆机中采用的一号传送带为三角传送带、二号传送带为楔形传送带、中驱动部为楔形传送轴，当二号传送带与中驱动部进行传动配合时，二者之间的楔形结构能够实现较高的传动比，有利于提高传动效率，从而提高发电效率，尤其当驱动圆盘与变量飞轮之间的传动比为1:10. 5、发电机与变量飞轮之间的传动比为1:2、主动轮的质量为8. 3千克、被动轮的质量为7. 876千克时，其传动效率最好，发电效率最高。因此本发明的发电效率较高。3、由于本发明一种发电式椭圆机中扶手杆的中部通过旋转轴与拉动杆的中部相连接，且拉动杆的中部为直杆结构，使用时，不仅可以通过脚踩踏板的方式驱动横梁带动驱动圆盘，还可以通过前后拉动拉动杆的方式来驱动横梁带动驱动圆盘，从而使得驱动圆盘具有更高的转速，有利于提高发电效率。因此本发明的发电效率较高。4、由于本发明一种发电式椭圆机中在扶手杆的顶端设置有液晶显示屏与握手部， 握手部上设置有心跳监测装置，使用时，可以通过手握住心跳监测装置的方式监测锻炼者的心跳，从而把握锻炼的强度，因而本设计具有心跳监测功能；此外，本设计中的充放电控制器箱柜包括柜体与滚轮，柜体的顶部设置有仪表，柜体的侧部设置有航空插座，柜体的底部均勻设置有四个滚轮，使用时，可以通过滚轮移动充放电控制器箱柜，具有较强的移动性。因此本发明的功能较多。5、由于本发明一种发电式椭圆机中在发电机、变量飞轮、驱动圆盘的外部套装有流线型模压成型外壳，该流线型模压成型外壳相对同类型产品，不仅结构合理紧凑、体积小重量轻，而且运行平稳、便于拆装。因此本发明不仅体积小重量轻，而且拆装难度较低。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1中变量飞轮的结构示意图。图4是图1中充放电控制器箱柜的结构示意图。图中扶手杆1，支撑底架2，发电机3，变量飞轮4，主动轮41，被动轮42，钢球43， 摩擦块44，飞轮轴孔45，驱动圆盘5，带轮6，上驱动部61，中驱动部62，下驱动部63，拉动杆 7,旋转轴71，横梁8，连接轴81，充放电控制器箱柜9，柜体91，滚轮92，仪表93，航空插座 94，踏板10，一号传送带11，二号传送带12，液晶显示屏13，握手部14，心跳监测装置15，流线型模压成型外壳16。
具体实施例方式以下结合
和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参见图1 -图4，一种发电式椭圆机，包括扶手杆1、支撑底架2、驱动圆盘5与发电机3，所述扶手杆1的底端与支撑底架2相连接，扶手杆1的中部与拉动杆7的中部相连接，拉动杆7的底端与横梁8相连接，横梁8的另一端通过连接轴81与驱动圆盘5相连接， 驱动圆盘5与发电机3传动配合，发电机3的输出端与充放电控制器箱柜9相连接，且在横梁8上设置有踏板10 ；
所述发电式椭圆机还包括变量飞轮4与带轮6 ；所述变量飞轮4包括同轴心的主动轮 41与被动轮42，主动轮41设置在被动轮42的内部，主动轮41与被动轮42之间设置有多个钢球43，且在主动轮41中设置有弧型的摩擦块44 ；所述带轮6包括成一体结构的上驱动部61、中驱动部62和下驱动部63，上驱动部61通过一号传送带11与发电机3传动配合， 中驱动部62通过二号传送带12与驱动圆盘5传动配合，下驱动部63通过飞轮轴孔45与主动轮41相连接。所述驱动圆盘5与变量飞轮4之间的传动比为1 10. 5，发电机3与变量飞轮4之间的传动比为1:2 ；所述主动轮41的质量为8. 3千克，被动轮42的质量为7. 876千克。所述一号传送带11为三角传送带，二号传送带12为楔形传送带，中驱动部62为楔形传送轴。所述扶手杆1的顶端设置有液晶显示屏13与握手部14，握手部14上设置有心跳监测装置15，扶手杆1的中部通过旋转轴71与拉动杆7的中部相连接，且拉动杆7的中部为直杆结构。所述发电机3、变量飞轮4、驱动圆盘5的外部套装有流线型模压成型外壳16。所述发电机3为小型低速无铁芯永磁盘式发电机。所述充放电控制器箱柜9包括柜体91与滚轮92，柜体91的顶部设置有仪表93， 柜体91的侧部设置有航空插座94，柜体91的底部均勻设置有四个滚轮92，且充放电控制器箱柜9通过航空插座94与发电机3的输出端相连接。本发明的原理说明如下 (一)、关于变量飞轮
变量飞轮4由主动轮41、被动轮42、钢球43、摩擦块44与飞轮轴孔45组成，主动轮41 与被动轮42同轴心，主动轮41的中部设置有飞轮轴孔45，主动轮41整体位于被动轮42的中部，两者之间设置有多个钢球43。主动轮41和被动轮42之间用小直径钢球43作为支撑，被动轮42悬浮于主动轮41之上，当变量飞轮4低转速运动时，仅有主动轮41旋转而被动轮42静止(或低速转动)，此时的变量飞轮4仅有小的转动惯量，当主动轮41达到一定转速时，主动轮41中的摩擦块44由于离心力而紧贴外侧的被动轮42，由于摩擦力的传递，被动轮42加速而达到和主动轮41同步的速度，导致变量飞轮4整体的动能增加，从而提高了本设计的发电效率，并克服了由于飞轮启动时惰性大而启动困难的难点。变量飞轮4的作用在于利用变量飞轮4的转动惯量来克服系统的机械拐点，使整个系统运转平稳可靠；利用高速旋转的变量飞轮4具有较大的动能来提高系统的发电效率；利用变量飞轮4中主动轮41、被动轮42的转速变化来改变转动惯量，从而克服飞轮惰性大、启动困难的难点。变量飞轮4的能量变化状态如下 被动轮42的质量为7. 87^^，转速为500r/min
被动轮 42 的转动惯量为 J = m(R2 + r2/4) = 7.876X0. 1542 + 0. 1142/4 = 0. 0709 (kg. m2),角速度为 OJ =顶/ 30 = 3.14 X 500/30 = 52. 3rad/s ,运动动能为 ^t = J Φ2 /2 = 0. 0709 X 52. 372 = 96. 96 (J)。主动轮41的质量为8. 3kg，转速为500r/min
主动轮41的转动惯量为J = mr2/4 = 8 . 3 X 0. 1142/4 = 0 . 0 2 6 9 7 (kg. m2)，角速度为
^ = ^/30 = 3.14X500/30 = 52. 3rad/s，运动动能为 & = J^ 々=0 . 0 2 6 9 7 X 52 . 32/2 = 36. 885 (J)。变量飞轮4 的总运动动能为 Eki6= 96. 96 + 36. 885 = 133. 845 (J)0由以上计算可知，当启动初期被动轮42不转动而只有主动轮41转动时，主动轮41 只需36. 885J的动能，所以变量飞轮4的启动较容易，操作难度较低。(二 )、关于发电机
本设计中采用的发电机3为小型低速无铁芯永磁盘式发电机。目前我国常用的小型发电机均为有铁芯产品，其存在启动阻力矩大、效率低等缺点。而本设计采用的小型低速无铁芯永磁盘式发电机仅由定、转子组成，转子上粘有永磁体，由永磁体在气隙中产生多极的轴向磁场。电枢是无铁芯式，仅由导体以适当方式制成圆盘形，密封和绝缘性能好，可直接低速低扭矩驱动转子发电，其轴向尺寸小，结构紧凑，体积小，重量轻，同时，由于无铁芯，也就不存在齿槽引起的转动脉动，因此转矩输出平稳，无涡流损耗发电输出效率高。实施例1
一种发电式椭圆机，包括扶手杆1、支撑底架2、发电机3、变量飞轮4、带轮6与驱动圆盘5，扶手杆1的顶端设置有液晶显示屏13与握手部14，握手部14上设置有心跳监测装置 15，扶手杆1的中部通过旋转轴71与拉动杆7的中部相连接，拉动杆7的中部为直杆结构， 拉动杆7的底端与横梁8相连接，横梁8的另一端通过连接轴81与驱动圆盘5相连接，驱动圆盘5通过楔形的二号传送带12与楔形的中驱动部62传动配合，下驱动部63通过飞轮轴孔45与主动轮41相连接，上驱动部61通过三角形的一号传送带11与发电机3传动配合，发电机3的输出端通过航空插座94与充放电控制器箱9相连接，发电机3、变量飞轮4、 驱动圆盘5的外部套装有流线型模压成型外壳16。使用时，通过踩动踏板10或拉扯拉动杆7的方式驱动横梁8带动驱动圆盘5转动， 再由驱动圆盘5带动带轮6转动，然后由带轮6带动变量飞轮4与发电机3转动，从而在锻炼的同时实现发电，发电机3将生成的电通过航空插座94输进充放电控制器箱9中。由上可见，本装置不仅传动效率较高，而且发电效率也较高。
权利要求
1.一种发电式椭圆机，包括扶手杆(1)、支撑底架(2)、驱动圆盘(5)与发电机(3)，所述扶手杆(1)的底端与支撑底架(2)相连接，扶手杆(1)的中部与拉动杆(7)的中部相连接， 拉动杆(7)的底端与横梁(8)相连接，横梁(8)的另一端通过连接轴(81)与驱动圆盘(5)相连接，驱动圆盘(5)与发电机(3)传动配合，发电机(3)的输出端与充放电控制器箱柜(9) 相连接，且在横梁(8)上设置有踏板(10)，其特征在于所述发电式椭圆机还包括变量飞轮(4)与带轮(6)；所述变量飞轮(4)包括同轴心的主动轮(41)与被动轮(42)，主动轮(41)设置在被动轮(42)的内部，主动轮(41)与被动轮 (42)之间设置有多个钢球(43)，且在主动轮(41)中设置有弧型的摩擦块(44)；所述带轮 (6 )包括成一体结构的上驱动部(61)、中驱动部(62 )和下驱动部(63 )，上驱动部(61)通过一号传送带(11)与发电机(3)传动配合，中驱动部(62)通过二号传送带(12)与驱动圆盘 (5)传动配合，下驱动部(63)通过飞轮轴孔(45)与主动轮(41)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种发电式椭圆机，其特征在于所述驱动圆盘(5)与变量飞轮(4)之间的传动比为1:10. 5，发电机(3)与变量飞轮(4)之间的传动比为1:2 ；所述主动轮(41)的质量为8. 3千克，被动轮(42)的质量为7. 876千克。
3.根据权利要求1或2所述的一种发电式椭圆机，其特征在于所述一号传送带(11) 为三角传送带，二号传送带(12)为楔形传送带，中驱动部(62)为楔形传送轴。
4.根据权利要求1或2所述的一种发电式椭圆机，其特征在于所述扶手杆(1)的顶端设置有液晶显示屏(13)与握手部(14)，握手部(14)上设置有心跳监测装置(15)，扶手杆 (1)的中部通过旋转轴(71)与拉动杆(7)的中部相连接，且拉动杆(7)的中部为直杆结构。
5.根据权利要求1或2所述的一种发电式椭圆机，其特征在于所述发电机(3)、变量飞轮(4)、驱动圆盘(5)的外部套装有流线型模压成型外壳(16)。
6.根据权利要求1或2所述的一种发电式椭圆机，其特征在于所述发电机(3)为小型低速无铁芯永磁盘式发电机。
7.根据权利要求1或2所述的一种发电式椭圆机，其特征在于所述充放电控制器箱柜(9 )包括柜体(91)与滚轮(92 )，柜体(91)的顶部设置有仪表(93 )，柜体(91)的侧部设置有航空插座(94)，柜体(91)的底部均勻设置有四个滚轮(92)，且充放电控制器箱柜(9)通过航空插座(94)与发电机(3)的输出端相连接。
全文摘要
一种发电式椭圆机，包括扶手杆、支撑底架、变量飞轮、带轮、驱动圆盘与发电机，带轮包括上驱动部、中驱动部和下驱动部，所述扶手杆的底端与支撑底架相连接，扶手杆的中部与拉动杆的中部相连接，拉动杆的底端与横梁相连接，横梁的另一端通过连接轴与驱动圆盘相连接，驱动圆盘通过二号传送带与中驱动部传动配合，下驱动部通过飞轮轴孔与变量飞轮相连接，上驱动部通过一号传送带与发电机传动配合，发电机的输出端与充放电控制器箱柜相连接。本设计不仅能克服机械拐点、运行的平稳性较好、发电效率较高，而且功能较多、操作难度较小、体积小重量轻。
文档编号A63B21/22GK102240437SQ20111016861
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者刘思强, 金国华, 雷烈 申请人:金国华