冷却动力控制元件的散热器 【技术领域】
本发明涉及锻炼设备，更准确地说是涉及为跑步机装置中的电子元件提供冷却的系统。
背景技术
在改善个人健康的努力中，许多人通过沿着诸如跑步机之类的锻炼装置的移动表面步行、慢跑、踏步或跑步来进行有规律的锻炼。几年来在锻炼装置方面已经有了许多改进及新发展，包括使用电子元件去控制和调节该装置。使用期间这种电子元件在操作该装置及能更有效地控制电动机方面，极大增强了对使用者有用的功能。
通常，这些电子元件包含一中央印刷电路板，各种电子元件及大的竖直散热器连接在该电路板上。许多电子元件产生相当大量的热，特别是动力产生元件，来自该动力产生元件的热量然后部分地传导至该竖直散热器。当动力产生元件的温度升高，各零件的效率下降而它们的寿命受到影响。如果各零件变得太热，它们将不连续工作。人们已知道使用邻近的风扇在电子元件与大散热器的整个集中体上吹过冷空气。这样一种结构的确改善了电子元件的工作和寿命，但是，它是如此无差别地进行改进，即不管所有的元件产生或保持的热量的数量如何，所有地元件都接受基本相同的冷却量。
因此通过提供有选择地和更有效地冷却那些产生最多热量的电子元件的冷却系统，对克服现有技术冷却系统的局限性是有益的。这样一种系统将改善电子元件的工作，而结果将进一步提高该装置的寿命。
【发明内容】
本发明的目的是对锻炼装置中的电子元件提供有选择的冷却并且满足本文描述的其它要求。
根据本发明的各方面，所描述的一锻炼装置具有一电动机组件及一电子控制系统，该电子控制系统包含用于控制该锻炼装置及该电动机动力输出的一电路板及电子元件。主要的生热的电子元件聚集在动力控制模块中，该动力控制模块连接在该电路板上。一冷却系统连接于该动力控制模块。该冷却系统具有一散热器及一风扇。在一个实施例中，该散热器包含与该动力控制模块接触的一底板和多片散热片，这些散热片从该底板的另一侧成阵列地突出。风扇被设置在散热片圈内以在它们上面吹送冷却空气。该风扇最好由独立于电动机动力输出的一电源供电。
根据本发明的其它方面，该锻炼装置是一跑步机，它具有：一框架；安装在该框架上的前及后滚子组件；绕该前及后滚子组件串接的环带，用于提供一锻炼表面；和连接于前后滚子组件中的一个上的一电动机。在一个实施例中，该电路板被设置在成倾斜定位的一前外罩中。在另一个实施例中，该电路板被设置在成垂直定位的前外罩中。
【附图说明】
当联系附图通过参考下列的详细说明时，本发明的前述各方面及许多附属优点将变得更容易理解，其中：
图1是根据本发明制成的跑步机的简略透视图；
图2是根据本发明制成的跑步机的前部分的一个实施例的简略透视图；
图3是根据本发明制成的跑步机的前部分的另一个实施例的简略透视图；
图4是具有将动力控制元件和根据本发明制成的冷却系统的一个实施例结合的电路板的分解透视图；以及
图5是具有将动力控制元件和根据本发明制成的冷却系统的一个实施例结合的电路板的侧剖视图。
【具体实施方式】
如本文各图中一般描述的及解释的，将容易理解本发明的各元件可被布置成及构造成广泛变化的不同结构。因此，如图1-4中所介绍的，本发明的系统及方法的各实施例的下面的详细说明，不是用来如权利要求书那样限制本发明的目标，而仅是本发明目前优选实施例的代表。
参考图1，锻炼装置的示例性物件显示为跑步机10的形式。跑步机10含有一框架12，在框架12的相对端部横跨地安装有一前滚子组件14和一后滚子组件16。一环带18绕前滚子组件14及后滚子组件16串接。跑步机框架12含有第一及第二纵侧轨件20及22。就像已熟知的跑步机框架结构，侧轨件20及22是相间隔的并由横向件(未图示)连接。前滚子组件14可转动地安装在前轴41上的轴承(未图示)上面。前轴41相对于纵框架件20及22横向地配置。一时固台子24在第一及第二框架侧轨件20及22之间跨过并支承在它们之上。带18的上方运行由刚性台子24支承。如此处及全文所应用的，“前”表示当使用该跑步机时锻炼者面朝的方向。术语“后”及“向后的”表示相反的方向。一外罩被设在该跑步机的前端部用于容纳电动机组件28和电子控制系统36。电动机组件28经驱动带30连接于前轴41。由电动机组件28造成的驱动带30的传动引起轴41的转动及环带18的相应运动。
使用期间，电子控制系统36提供动力及对电动机组件的控制。在图2的实施例中，电子控制系统36含有连接在一多边架子42上的一印刷电路板40。该组合件安装在该外罩内并定向成：沿电动机组件28的一个端部倾斜一角度，和电动机与驱动带30的连接(位置)相对。在图3的实施例中，印刷电路板40及一普通平板架子42’被垂直地设置在相似的位置处。
在两种结构中，一些电子元件被连接于电路板40，包括用于调节电动机组件28的动力输出的动力控制模块44。该动力控制模块44含有一般的元件，诸如：整流器、绝缘双极晶体管(IGBTs)和二极管。在该锻炼装置工作期间，这些元件可产生大量的热。根据本发明，这些元件被组合在一起(例如在动力控制模块44内)并沿着该电路板的下侧面布置。然后一冷却系统50直接连接在该模块的另一侧面。
图4是解释一种方法的本发明的分解视图，应用该方法可把动力控制模块44连接于电路板40。该模块被放置在该电路板的下侧面上。该电路板的该模块的位置区域(标示的方块52)内含有合适的连接件。一支承件54设在该电路板的上方并把该电路板基本上包夹在支承件54与动力控制模块44之间。支承件54的作用是把动力控制模块44安装和稳定在电路板40上。
冷却系统50相邻地位于动力控制模块44的下侧面。冷却系统50含有一散热器60及一风扇62(见图5)。在所示的实施例中，散热器60整体地制成圆柱形金属件，该圆柱形金属件具有：一圆形底板64及一系列散热片66，散热片66以圆形阵列从底板64延伸。散热片66具有S形状，虽然也可以使用其它的形状及尺寸。这些S形散热片类似于由ThermalTake of Walnut，California制造的DUO462-9产品中的散热片。当然，散热器可以是其它形状的，诸如方形的或六角形的之类，而散热片可以以其它排列方式布置。
底板64含有用于与螺纹紧固件70结合的带螺纹的轴向孔68。见图5。动力控制模块44含有一中央通路72，以便当组装时使紧固件70从支承件54穿透电路板40、在通路72穿透动力控制模块，并穿入散热器孔68。
风扇62是一径流风扇，它推动冷却空气径向朝外地经过该散热器的散热片66。风扇62最好具有足够的冷却能力，使得在操作跑步机时，动力控制模块44将保持足够得冷，以提高它的元件的效率及寿命。在一个实施例中，该风扇可移动(吹动)每分钟约20立方英尺的空气。运转这个具体风扇所需的功率约为2瓦。该底板可用铜制成。
如图5所示，可以使用一热接触面层89来改善该散热器与该动力控制模块之间的热传导。已显示出合理结果的一种热接触面层是由位于Chanhossem，Minnesota的The Berquist Company制造的Hi-Flow105产品。这个特别的产品是以垫片形式供应的相变材料。当然，也可以使用其它形式的热接触面层，诸如热油脂，SilpadsTM等等。
返回参考图2，动力控制模块44被图示成设置在电路板40的下方外角。在图3中，该电路板被定位成相对于跑步机是纵向的，而动力控制模块44设置成靠近该电路板的后边缘。在另外的实施例中，架子42、42’含有一开口80以允许各元件的不相交通道穿过该架子。见图5。
冷却系统50最好由动力开关上的一独立电源来供电，该动力开关与跑步机的电动机28分开并且不依赖于该锻炼装置电动机的运行。这种结构可使该冷却系统有效地工作，而与该电动机的速度无关。当该装置被接通时，该冷却系统50被自动地起动并连续工作至该装置被关闭。
以这种方式安排电路板40、动力控制模决44以及冷却系统50，可使散热器60吸收来自动力控制模块44的热量，而风扇62推动冷却空气流过散热器散热片60，这依次把热量从动力控制模块44传导出去和传出该锻炼装置外罩。
虽然上面描述了跑步机电动机冷却系统的一优选实施例，对于那些本领域的普通技术人员明显的是：在本发明的范围内可能有各种变化及变型，例如，冷却风扇可以制成各种结构，诸如立方体形状或成为单独组装的元件。此外，可以使用一个以上的风扇以进一步冷却动力控制模块及散热器。再有，根据该散热器的结构及位置，可以使用各种形式的风扇，包括如上描述轴流风扇，以及鼠笼式风扇或筒式风扇。