基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机的制作方法

1.本发明属于跑步机技术领域，特别是涉及基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机
。

背景技术：

2.现有的跑步机包括底架以及跑步板，跑步板设置在底架的上方，且底架与跑步板之间一般设置有弹性缓冲件或是刚性连接；其中，弹性缓冲件连接较刚性连接，使用者在跑步板上踩踏时，缓冲力可以降低跑步时，作用力对使用者膝盖等部位的冲击，目前弹性缓冲件大多是基于弹簧设计；公开号cn213313143u 公开了跑步机支撑板和框架之间设置有缓冲结构，所述缓冲结构包括设置于支撑板下侧的第一磁铁以及设置于框架上的第二磁铁，第二磁铁的位置和数量与第一磁铁相对应，且第一磁铁和第二磁铁的相对面磁性相斥，这种结构存在的缺陷在于：其回弹的弹性力度是固定的，不可变的，不能根据使用者个体的情况进行回弹力调节；其次，现有的跑步机，跑步板受到的向上的支撑力是一定值，也就是说，若使用者的体重较小，则在跑步板上跑步时，基本等同于在实地上跑步，没有缓冲力的作用，若体重过大，则跑步板受到的冲击过大，弹性缓冲件形变量过大，使得使用寿命严重降低。
3.另外，跑步机在使用时，电机带动跑步带运动会散发出大量的热量；过高的温度会直接影响电机的使用寿命以及电机周围器件的使用性能，继而降低整个系统的稳定运行，因此需要对跑步机的电机进行散热；现有的电机散热结构一般只是在跑步机的底板上开设散热孔，并在电机的尾部上安装风扇，通过风扇将电机的热量传导出跑步机壳体；这种结构的缺陷在于：其导热效率低，电机散发的热量始终会存在在跑步机壳体内，散热较慢；石墨烯是一种高散热性能的材料，具有突出的导热性能(5000w/(m
·
k))以及超常的比表面积 (2630m2/g)，可以应用在固体表面的等一些良好的工艺性能，是理想的散热材料，由于石墨烯为二维结构，散热方式仅仅能够将电池面散发的热量以水平方式扩散至周围材料，在一定程度上减弱了材料的散热效果；另外，由于石墨烯具有极大的比表面积，因此容易发生团聚，制备时，若石墨烯成团与复合材料聚合，则会极大程度降低材料的性能。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，以解决上述背景技术中提出的问题
。
5.为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
6.基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，包括机架，所述机架包括底架以及设置于所述底架上方的跑步板，还包括跑步带、驱动机构以及扶手组件，所述驱动机构包括驱动电机，及固定在机架上的前滚筒以及后滚筒，所述驱动电机传动连接前滚筒，所述跑步带传动连接在所述前滚筒以及后滚筒上并包裹在所述跑步板上；其特征在于：
7.还包括限位机构，通过所述限位机构将跑步板呈一倾斜角度的并可上下弹性运动
的设置在底架上方，所述底架与跑步板之间设置有适应性调节磁悬浮机构；通过所述适应性调节磁悬浮机构对跑步板施加向上的支撑回复力；还包括形变检测单元，用于检测不同使用者使用时对应的跑步板被下压的程度；适应性调节磁悬浮机构还根据形变检测单元测得数据调节支撑回复力的大小；
8.跑步板的两侧部上还设置有初始位置定位装置；用于确定使用者在跑步板上的初始站位；
9.所述驱动电机的底部上设置有碳纤维束-石墨烯导热材料，所述碳纤维束
‑ꢀ
石墨烯导热材料一端面与驱动电机的底部贴合，另一端面裸露于跑步机底面上；且通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料。
10.优选的，跑步带的两侧上分别固定有侧管，包括左侧管以及右侧管，所述限位机构包括设置在左侧管及右侧管的前端与底架之间的缓冲垫组件，左侧管及右侧管的后端与底架之间均设置有转轴固定座。
11.优选的，所述适应性调节磁悬浮机构包括第一悬浮单元以及第二悬浮单元，所述第一悬浮单元以及第二悬浮单元分别设置在底架与跑步板两侧边之间，第一悬浮单元以及第二悬浮单元结构相同，均包括设设置在底架上的第一电磁体，以及位于第一电磁体正上方并固定在跑步板侧管上的第二电磁体；且所述第一电磁体与第二电磁体的磁性相斥，第一电磁体以及第二电磁体均连接变压供电单元。
12.其中，第一电磁体以及第二电磁体的结构相同，均包括铁芯，以及缠绕在铁芯外部的线圈，线圈电连接变压供电单元，且为了安装方便，底架上设置有用于放置第一电磁体的容纳腔，对应的侧管上设置有用于放置第二电磁体的容纳腔。
13.优选的，变压供电单元包括五组并联设置的变压电路。
14.本发明变压电路采用常规的元器件，可以包括外部输入电压，外部输入电压输出端连接并联设置的第一变压器t1、第二变压器t2、第三变压器t3、第三变压器t4、第三变压器t5，
15.第一变压器t1串联连接第一开关管q1，以及第一继电器k1；
16.第二变压器t2串联连接第二开关管q2，以及第二继电器k2；
17.第三变压器t3串联连接第三开关管q3，以及第三继电器k3；
18.第四变压器t4串联连接第四开关管q4，以及第四继电器k4；
19.第五变压器t5串联连接第五开关管q5，以及第五继电器k5；
20.第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第三开关管q4、第三开关管q5还连接有控制单元，控制单元控制第一开关管q1、第二开关管q2以及第三开关管q3、第三开关管q4、第三开关管q5的开启或闭合对应输出五组电压，分别为u1,u2，u3，u4，u5；
21.根据跑步机使用者的体重选择不同的电压加载在第一电磁体及第二电磁体上；以此调节跑步板相对于底架之间的回复力。
22.优选的，包括五组可变化电压，其电压值分别为u1,u2，u3，u4，u5；且 u1＜u2＜u3＜u4＜u5；适应性调节磁悬浮机构还根据形变检测单元测得数据调节支撑回复力的大小的方法，包括如下步骤：
23.q1：设置跑步板下压的最佳距离为s；
24.q2：使用者通过初始位置定位装置确定在跑步板上的初始站位；
25.q3：启动跑步机，并对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u3的电压；
26.q4：通过形变检测单元测得连续n次跑步板下压的距离，记为：l1，l2……ꢀ
ln；
27.q5：求取跑步板下压的平均距离l3’
＝(l1+l2……
ln)/n；
28.q6：将跑步板下压的平均距离l3’
与跑步板下压的最佳距离为s求取差值，并取其差值的绝对值，记为e3＝∣l3’‑
s∣；
29.q7：若差值为负，则依次对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u1，u2的电压；并根据步骤q4-步骤q6求得在电压值为u1情况下，跑步板下压的平均距离l1’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e1＝∣l1’‑
s∣；以及在电压值为u2情况下，跑步板下压的平均距离l2’
与跑步板下压的最佳距离为 s差值的绝对值，记为e2＝∣l2’‑
s∣；取e1、e2以及e3中最小值，以最小值对应的适应性调节磁悬浮机构加载电压值作为工作电压值；
30.q8：若差值为正，则依次对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u4，u5的电压；并根据步骤q4-步骤q6求得在电压值为u4情况下，跑步板下压的平均距离l4’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e4＝∣l4’‑
s∣；以及在电压值为u5情况下，跑步板下压的平均距离l5’
与跑步板下压的最佳距离为 s差值的绝对值，记为e5＝∣l5’‑
s∣；取e5、e4以及e3中最小值，以最小值对应的适应性调节磁悬浮机构加载电压值作为工作电压值。
31.本发明通过改变加载在第一电磁铁和第二电磁铁上的电压，来改变第一电磁铁以及第二电磁铁的磁性，磁性越大，跑步板所受的支撑回复力越大，反之，则越小。
32.优选的，形变检测单元设置在缓冲垫组件的侧部上，包括上下正对设置的激光发射器以及激光接收器，激光发射器固定连接在跑步板侧管的底面上，激光接收器固定在底架上。
33.优选的，初始位置定位装置为红外线发生器以及红外线接收器，红外线发生器以及红外线接收器分别设置在机架上并位于跑步带的两侧。
34.优选的，通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料，包括如下步骤：
35.s1：制备带有磁吸段的碳纤维束；
36.s2：制备石墨烯悬浮液；
37.s3：将步骤s1以及步骤s2获得的材料充分混合得到碳纤维束-石墨烯悬浮液
38.s4：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列后，经冷冻干燥工艺形成碳纤维束-石墨烯导热材料；
39.s5：将碳纤维束-石墨烯导热材料的顶面切割磨削形成贴合在驱动电机底面的弧面。
40.优选的，所述磁吸排列装置包括可伸缩套接连接的若干电磁体单元，各电磁体单元形成工作区，外容器置于所述工作区上；其外轮廓与工作区外边缘重合，且各电磁体单元连接独立的磁力开关控制系统形成多级磁吸排列区；
41.磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行定向排列的方法，包括如下子步骤：
42.s41：开启位于外围的电磁体单元，外围的电磁体单元通过磁力将碳纤维束吸附在容器内底面外圈上；
43.s42：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面外圈；
44.s43：将中部的电磁体单元上升至与外围的电磁体单元在同一平面上，并开启，使
得脱离的碳纤维束重新吸附在容器内底面中心处；
45.s44：继续搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面后重新进行排列吸附。
46.当大量碳纤维束吸附在局部的电磁体单元上时，由于空间有限，其可能会吸附在碳纤维束的根部上，吸附力不足，经过适度的震荡后，碳纤维束即可脱落；
47.本发明通过磁吸排列装置预先将混合液中的碳纤维束进行高度定向阵列排列，使得导热材料由底部至顶部其导热路线都是连续的，极大提高材料的导热性能。
48.优选的，磁吸排列装置包括一级电磁体单元、二级电磁体单元、三级电磁体单元，各电磁体单元在盛装混合液的容器的底面上由内至外对应形成一级磁吸排列区、二级磁吸排列区、三级磁吸排列区；
49.且一级电磁体单元伸缩连接于二级电磁体单元内，二级电磁体单元伸缩连接在三级电磁体单元内；
50.碳纤维束进行定向排列的方法包括如下子步骤：
51.s411：开启三级电磁体单元，持续时间为5s，施加电压为12v，在三级磁吸排列区形成磁力将碳纤维束吸附在容器内底面的三级磁吸排列区内；
52.s412：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区；
53.s413：将二级电磁体单元上升至与三级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4s，施加电压为14v，在二级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的二级磁吸排列区内；
54.s414：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区以及二级排列区；
55.s415：将一级电磁体单元上升至与二级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4s，施加电压为16v，在一级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的一级磁吸排列区内，继而形成均匀排布的碳纤维束阵列。
56.优选的，电磁体单元包括中心电磁体组、内圈电磁体组以及外圈电磁体组；
57.外圈电磁体组包括外圈铁芯，外圈铁芯为中空结构，外圈铁芯表面形成第一线圈缠绕区，第一线圈缠绕区内缠绕有第一线圈，第一线圈缠绕区外部设置第一壳体；
58.内圈电磁体组包括内圈铁芯，内圈铁芯为中空结构，内圈铁芯表面形成第二线圈缠绕区，第二线圈缠绕区内缠绕有第二线圈，第二线圈缠绕区外部设置第二壳体；第二壳体通过第一滑动组件可滑动的连接在所述外圈铁芯内；
59.中心电磁体组包括中心铁芯，中心铁芯表面形成第三线圈缠绕区，第三线圈缠绕区内缠绕有第三线圈，第三线圈缠绕区外部设置第三壳体；第三壳体通过第二滑动组件可滑动的连接在所述第二壳体内；
60.第一线圈、第二线圈以及第三线圈连接磁力开关控制系统。
61.磁力开关控制系统为现有技术，具体的可以包括与电磁体单元电连接的电源、开关、二极管以及变压器，通过在电磁体的电路上设置一个二极管，从而电源在断电后，能够通过二极管阻断感应电流，从而使得电磁体的磁性立即消失，从而提高电磁体的消磁效率，也避免了影响下一个工作周期。
62.上述技术方案，本发明的有益效果是：
63.本发明通过适应性调节磁悬浮机构配合限位机构、形变检测单元一方面可以实现跑步机悬浮的效果，且可实现悬浮力可调节，根据使用者不同的体型进行适应性匹配，已达到最佳的缓冲效果；另外采用多级磁吸排列对碳纤维束进行高度定向排列，使得导热材料由底部至顶部形成连续的导热路线，且多级磁吸排列方式使得碳纤维束相比于现有的定向排列技术其更稳定，更均匀，产品导热系数能够提高30％以上；大程度提升了跑步机电机的导热性能，提高电机的使用寿命。
附图说明
64.图1是本发明的结构示意图；
65.图2是本发明的局部结构示意图；
66.图3是图2中a的放大结构示意图；
67.图4是本发明的电机安装结构示意图；
68.图5是本发明的电机安装底板的结构示意图；
69.图6是本发明中底架的结构示意图；
70.图7是本发明中磁吸排列装置的结构示意图；
71.图8是本发明中实施例1多级磁吸排列区结构示意图；
72.图9是本发明中实施例1跑步机内部温度的变化曲线图；
73.图10是本发明中对比例1跑步机内部温度的变化曲线图；
74.图11是本发明中对比例2跑步机内部温度的变化曲线图。
具体实施方式
75.如图1-11所示，为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
76.实施例1
77.基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，包括机架1，所述机架包括底架2以及设置于所述底架上方的跑步板3，还包括跑步带4、驱动机构以及扶手组件5，其中扶手组件与机架的连接方式在202021017745.6专利中已公开，在此不再赘述，所述驱动机构包括驱动电机6，及固定在机架上的前滚筒7以及后滚筒8，所述驱动电机传动连接前滚筒，所述跑步带传动连接在所述前滚筒以及后滚筒上并包裹在所述跑步板上；此为常规技术手段，在此不再赘述，还包括限位机构，通过所述限位机构将跑步板呈一倾斜角度并可上下弹性运动的设置在底架上方，本实施例中，跑步带的两侧上分别固定有侧管9，侧管与跑步带通过连接片(未视出)固定连接，包括左侧管以及右侧管，所述限位机构包括设置在左侧管及右侧管的前端与底架之间的缓冲垫组件10，缓冲垫组件由橡胶材质制成，左侧管及右侧管的后端与底架之间均设置有转轴固定座11。
78.所述底架与跑步板之间设置有适应性调节磁悬浮机构12；通过所述适应性调节磁悬浮机构对跑步板施加向上的支撑回复力；
79.所述适应性调节磁悬浮机构包括第一悬浮单元以及第二悬浮单元，所述第一悬浮单元以及第二悬浮单元分别设置在底架与跑步板两侧边之间，第一悬浮单元以及第二悬浮
单元结构相同，均包括设设置在底架上的第一电磁体21，以及位于第一电磁体正上方并固定在跑步板侧管上的第二电磁体22；且所述第一电磁体与第二电磁体的磁性相斥，第一电磁体以及第二电磁体均连接变压供电单元。
80.其中，第一电磁体以及第二电磁体的结构相同，均包括铁芯，以及缠绕在铁芯外部的线圈，线圈电连接变压供电单元，且为了安装方便，底架上设置有用于放置第一电磁体的容纳腔，对应的侧管上设置有用于放置第二电磁体的容纳腔，变压供电单元包括五组并联设置的变压电路。
81.本发明变压电路采用常规的元器件，可以包括外部输入电压，外部输入电压输出端连接并联设置的第一变压器t1、第二变压器t2、第三变压器t3、第三变压器t4、第三变压器t5，
82.第一变压器t1串联连接第一开关管q1，以及第一继电器k1；
83.第二变压器t2串联连接第二开关管q2，以及第二继电器k2；
84.第三变压器t3串联连接第三开关管q3，以及第三继电器k3；
85.第四变压器t4串联连接第四开关管q4，以及第四继电器k4；
86.第五变压器t5串联连接第五开关管q5，以及第五继电器k5；
87.第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第三开关管q4、第三开关管q5还连接有控制单元，控制单元控制第一开关管q1、第二开关管q2以及第三开关管q3、第三开关管q4、第三开关管q5的开启或闭合对应输出五组电压，分别为u1,u2，u3，u4，u5；
88.根据跑步机使用者的体重选择不同的电压加载在第一电磁体及第二电磁体上；以此调节跑步板相对于底架之间的回复力。
89.本实施例包括五组可变化电压，其电压值分别为u1,u2，u3，u4，u5；且 u1＜u2＜u3＜u4＜u5；适应性调节磁悬浮机构还根据形变检测单元测得数据调节支撑回复力的大小的方法，包括如下步骤：
90.q1：设置跑步板下压的最佳距离为s；
91.q2：使用者通过初始位置定位装置确定在跑步板上的初始站位；
92.q3：启动跑步机，并对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u3的电压；
93.q4：通过形变检测单元测得连续n次跑步板下压的距离，记为：l1，l2……ꢀ
ln；
94.q5：求取跑步板下压的平均距离l3’
＝(l1+l2……
ln)/n；
95.q6：将跑步板下压的平均距离l3’
与跑步板下压的最佳距离为s求取差值，并取其差值的绝对值，记为e3＝∣l3’‑
s∣；
96.q7：若差值为负，则依次对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u1，u2的电压；并根据步骤q4-步骤q6求得在电压值为u1情况下，跑步板下压的平均距离l1’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e1＝∣l1’‑
s∣；以及在电压值为u2情况下，跑步板下压的平均距离l2’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e2＝∣l2’‑
s∣；取e1、e2以及e3中最小值，以最小值对应的适应性调节磁悬浮机构加载电压值作为工作电压值；
97.q8：若差值为正，则依次对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u4，u5的电压；并根据步骤q4-步骤q6求得在电压值为u4情况下，跑步板下压的平均距离l4’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e4＝∣l4’‑
s∣；以及在电压值为u5情况下，跑步板下压的平均距离l5’
与跑步板下压的最佳距离为 s差值的绝对值，记为e5＝∣l5’‑
s∣；取e5、e4以及e3
中最小值，以最小值对应的适应性调节磁悬浮机构加载电压值作为工作电压值。
98.本发明通过改变加载在第一电磁铁和第二电磁铁上的电压，来改变第一电磁铁以及第二电磁铁的磁性，磁性越大，跑步板所受的支撑回复力越大，反之，则越小。
99.还包括形变检测单元，用于检测不同使用者使用时对应的跑步板被下压的程度；所述形变检测单元设置在所述缓冲垫组件的侧部上，形变检测单元包括上下正对设置的激光发射器(未视出)以及激光接收器14，激光发射器固定连接在跑步板侧管的底面上，激光接收器固定在底架上，适应性调节磁悬浮机构还根据形变检测单元测得数据调节支撑回复力的大小；
100.跑步板的两侧部上还设置有初始位置定位装置15；用于确定使用者在跑步板上的初始站位；初始位置定位装置为红外线发生器16以及红外线接收器(未视出)，红外线发生器以及红外线接收器分别设置在机架上并位于跑步带的两侧的车护盖上。
101.所述驱动电机通过连接架17连接在底架上，驱动电机末端上连接有风扇20，其底部上设置有碳纤维束-石墨烯导热材料，所述碳纤维束-石墨烯导热材料一端面与驱动电机的底部贴合，另一端面裸露于跑步机底面上；安装时，电机的底部贴合在碳纤维束-石墨烯导热材料的顶面上，电机固定在底架上，底架的底面上开有一窗口18，所述碳纤维束-石墨烯导热材料的底端置于所述窗口内，且碳纤维束-石墨烯导热材料的底面与底架底面在同一平面上；所述窗口的侧边上还开有若干透气槽口19。
102.本实施例直接将电机产生的热量导出至底架的外部上，热量不会在底架内部积聚，另外配合风扇的作用以及跑步板的上下运动，带动跑步机内部气流的交换，大大加快了电机的散热速率。
103.且通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料。
104.通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料，包括如下步骤：
105.s1：制备带有磁吸段的碳纤维束；取碳纤维束，碳纤维束的长度为3cm，在碳纤维束上包裹一层铝箔并露出一裸露端，碳纤维束裸露端长度为0.5mm；采用脉冲激光气相沉积设备对裸露端进行钴膜沉积；本实施例中，脉冲频率为4.5hz，背景气压为8pa；完成后采用放大镜观察碳纤维束裸露端是否均匀覆盖钴膜，沉积完钴膜的裸露端会呈现银灰或采用磁吸的方式进行检测；
106.s2：制备石墨烯悬浮液；将石墨烯与肼按照1：1.5的比例加入到反应釜中，超声波分散2h，然后升温至100℃，反应4h，得到石墨烯沉淀物；沉淀物用无水乙醇洗涤三次，再次加入3倍的水，超生分散得到石墨烯悬浮液；
107.s3：将步骤s1以及步骤s2获得的材料按照1：5的比例充分混合得到碳纤维束-石墨烯悬浮液；其中，碳纤维束-石墨烯悬浮液的高度不超过碳纤维束的长度；
108.s4：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列后，经冷冻干燥工艺形成碳纤维束-石墨烯导热材料；
109.磁吸排列装置包括一级电磁体单元100、二级电磁体单元200、三级电磁体单元300，各电磁体单元在盛装混合液的容器的底面上由内至外对应形成一级磁吸排列区101、二级磁吸排列区102、三级磁吸排列区103；且一级电磁体单元伸缩连接于二级电磁体单元内，二级电磁体单元伸缩连接在三级电磁体单元内；
110.具体的：包括机架，三级电磁体单元300包括外圈铁芯104，外圈铁芯为中空结构，外圈铁芯表面形成第一线圈缠绕区105，第一线圈缠绕区内缠绕有第一线圈106，第一线圈缠绕区外部设置第一壳体107；二级电磁体单元包括内圈铁芯108，内圈铁芯为中空结构，内圈铁芯表面形成第二线圈缠绕区109，第二线圈缠绕区内缠绕有第二线圈110，第二线圈缠绕区外部设置第二壳体111；第二壳体通过第一滑动组件可滑动的连接在所述外圈铁芯内；第一滑动组件为第一气缸112，三级电磁体单元包括中心铁芯113，中心铁芯表面形成第三线圈缠绕区114，第三线圈缠绕区内缠绕有第三线圈115，第三线圈缠绕区外部设置第三壳体116；第三壳体通过第二滑动组件可滑动的连接在所述第二壳体内；第二滑动组件为第二气缸117，第一线圈、第二线圈以及第三线圈连接磁力开关控制系统。其中，第一壳体107可以固定在机架上，磁力开关控制系统为现有技术，具体的可以包括与电磁体单元电连接的电源、开关、二极管以及变压器，通过在电磁体的电路上设置一个二极管，从而电源在断电后，能够通过二极管阻断感应电流，从而使得电磁体的磁性立即消失，从而提高电磁体的消磁效率，也避免了影响下一个工作周期。
111.碳纤维束进行定向排列的方法包括如下子步骤：s411：开启三级电磁体单元，持续时间为6s，施加电压为16v，在三级磁吸排列区形成磁力将碳纤维束吸附在容器内底面的三级磁吸排列区内；s412：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区；s413：将二级电磁体单元上升至与三级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4s，施加电压为18v，在二级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的二级磁吸排列区内；s414：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区以及二级排列区；s415：将一级电磁体单元上升至与二级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4s，施加电压为24v，在一级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的一级磁吸排列区内，继而形成均匀排布的碳纤维束阵列；电磁体单元包括中心电磁体组、内圈电磁体组以及外圈电磁体组；
112.s6：在外容器中加入液氮，混合液经冷冻干燥工艺在铜扁管表面形成碳纤维束-石墨烯导热材料；具体为：经-70℃冷冻8h，之后再经过真空冷冻干燥(真空度为0.1～2pa，干燥时间为72h)后得到；
113.s5：将碳纤维束-石墨烯导热材料的顶面切割磨削形成贴合在驱动电机底面的弧面。
114.对比例1
115.与实施例1的区别在于：直接在底架的底面上开设窗口，不采用碳纤维束
‑ꢀ
石墨烯导热材料进行导热。
116.对比例2
117.与对比例1的区别在于：制备碳纤维束-石墨烯导热材料时，不进行碳纤维束多级定向排列；具体方法如下：
118.制备石墨烯悬浮液；将石墨烯与肼按照1：1.5的比例加入到反应釜中，超声波分散2h，然后升温至100℃，反应4h，得到石墨烯沉淀物；沉淀物用无水乙醇洗涤三次，再次加入3倍的水，超生分散得到石墨烯悬浮液；将碳纤维束与石墨烯悬浮液按照1：5的比例充分混合得到碳纤维束-石墨烯悬浮液；其中，碳纤维束-石墨烯悬浮液的高度不超过碳纤维束的长度；经冷冻干燥工艺形成碳纤维束-石墨烯导热材料。
119.对比例3
120.实验过程：
121.外部环境20-25摄氏度条件下，在跑步机电机的侧部安装温度传感器，通过温度传感器检测跑步机工作30min内，跑步机内部温度的变化；
122.测试结果如附图4-6所示。
123.对比实施例1与对比例1-2，并结合附图4-6可知，增加碳纤维束-石墨烯导热材料作为导热材料，可以显著提高电机的散热的效果，使得跑步机内部的工作温度降低20％以上；另外，通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列后，材料的散热性能更佳，跑步机内部的工作温度降低50％以上。

技术特征：

1.基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，包括机架，所述机架包括底架以及设置于所述底架上方的跑步板，还包括跑步带、驱动机构以及扶手组件，所述驱动机构包括驱动电机，及固定在机架上的前滚筒以及后滚筒，所述驱动电机传动连接前滚筒，所述跑步带传动连接在所述前滚筒以及后滚筒上并包裹在所述跑步板上；其特征在于：还包括限位机构，通过所述限位机构将跑步板呈一倾斜角度的并可上下弹性运动的设置在底架上方，所述底架与跑步板之间设置有适应性调节磁悬浮机构；通过所述适应性调节磁悬浮机构对跑步板施加向上的支撑回复力；还包括形变检测单元，用于检测不同使用者使用时对应的跑步板被下压的程度；适应性调节磁悬浮机构还根据形变检测单元测得数据调节支撑回复力的大小；跑步板的两侧部上还设置有初始位置定位装置；用于确定使用者在跑步板上的初始站位；所述驱动电机的底部上设置有碳纤维束-石墨烯导热材料，所述碳纤维束-石墨烯导热材料一端面与驱动电机的底部贴合，另一端面裸露于跑步机底面上；且通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：跑步带的两侧上分别固定有侧管，包括左侧管以及右侧管，所述限位机构包括设置在左侧管及右侧管的前端与底架之间的缓冲垫组件，左侧管及右侧管的后端与底架之间均设置有转轴固定座。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：所述适应性调节磁悬浮机构包括第一悬浮单元以及第二悬浮单元，所述第一悬浮单元以及第二悬浮单元分别设置在底架与跑步板两侧边之间，第一悬浮单元以及第二悬浮单元结构相同，均包括设设置在底架上的第一电磁体，以及位于第一电磁体正上方并固定在跑步板侧管上的第二电磁体；且所述第一电磁体与第二电磁体的磁性相斥，第一电磁体以及第二电磁体均连接变压供电单元。4.根据权利要求3所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：包括五组可变化电压，其电压值分别为u1,u2，u3，u4，u5；且u1＜u2＜u3＜u4＜u5；适应性调节磁悬浮机构还根据形变检测单元测得数据调节支撑回复力的大小的方法，包括如下步骤：q1：设置跑步板下压的最佳距离为s；q2：使用者通过初始位置定位装置确定在跑步板上的初始站位；q3：启动跑步机，并对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u3的电压；q4：通过形变检测单元测得连续n次跑步板下压的距离，记为：l1，l2……
l
n
；q5：求取跑步板下压的平均距离l3’
＝(l1+l2……
l
n
)/n；q6：将跑步板下压的平均距离l3’
与跑步板下压的最佳距离为s求取差值，并取其差值的绝对值，记为e3＝∣l3’‑
s∣；q7：若差值为负，则依次对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u1，u2的电压；并根据步骤q4-步骤q6求得在电压值为u1情况下，跑步板下压的平均距离l1’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e1＝∣l1’‑
s∣；以及在电压值为u2情况下，跑步板下压的平均距离l2’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e2＝∣l2’‑
s∣；取e1、e2以及e3中最小
值，以最小值对应的适应性调节磁悬浮机构加载电压值作为工作电压值；q8：若差值为正，则依次对适应性调节磁悬浮机构加载电压值为u4，u5的电压；并根据步骤q4-步骤q6求得在电压值为u4情况下，跑步板下压的平均距离l4’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e4＝∣l4’‑
s∣；以及在电压值为u5情况下，跑步板下压的平均距离l5’
与跑步板下压的最佳距离为s差值的绝对值，记为e5＝∣l5’‑
s∣；取e5、e4以及e3中最小值，以最小值对应的适应性调节磁悬浮机构加载电压值作为工作电压值。5.根据权利要求2所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：形变检测单元设置在缓冲垫组件的侧部上，包括上下正对设置的激光发射器以及激光接收器，激光发射器固定连接在跑步板侧管的底面上，激光接收器固定在底架上。6.根据权利要求2所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：初始位置定位装置为红外线发生器以及红外线接收器，红外线发生器以及红外线接收器分别设置在机架上并位于跑步带的两侧。7.根据权利要求1所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料，包括如下步骤：s1：制备带有磁吸段的碳纤维束；s2：制备石墨烯悬浮液；s3：将步骤s1以及步骤s2获得的材料充分混合得到碳纤维束-石墨烯悬浮液s4：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列后，经冷冻干燥工艺形成碳纤维束-石墨烯导热材料；s5：将碳纤维束-石墨烯导热材料的顶面切割磨削形成贴合在驱动电机底面的弧面。8.根据权利要求7所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：所述磁吸排列装置包括可伸缩套接连接的若干电磁体单元，各电磁体单元形成工作区，外容器置于所述工作区上；其外轮廓与工作区外边缘重合，且各电磁体单元连接独立的磁力开关控制系统形成多级磁吸排列区；磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行定向排列的方法，包括如下子步骤：s41：开启位于外围的电磁体单元，外围的电磁体单元通过磁力将碳纤维束吸附在容器内底面外圈上；s42：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面外圈；s43：将中部的电磁体单元上升至与外围的电磁体单元在同一平面上，并开启，使得脱离的碳纤维束重新吸附在容器内底面中心处；s44：继续搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面后重新进行排列吸附。9.根据权利要求7所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：磁吸排列装置包括一级电磁体单元、二级电磁体单元、三级电磁体单元，各电磁体单元在盛装混合液的容器的底面上由内至外对应形成一级磁吸排列区、二级磁吸排列区、三级磁吸排列区；且一级电磁体单元伸缩连接于二级电磁体单元内，二级电磁体单元伸缩连接在三级电磁体单元内；
碳纤维束进行定向排列的方法包括如下子步骤：s411：开启三级电磁体单元，持续时间为5s，施加电压为12v，在三级磁吸排列区形成磁力将碳纤维束吸附在容器内底面的三级磁吸排列区内；s412：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区；s413：将二级电磁体单元上升至与三级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4s，施加电压为14v，在二级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的二级磁吸排列区内；s414：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区以及二级排列区；s415：将一级电磁体单元上升至与二级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4s，施加电压为16v，在一级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的一级磁吸排列区内，继而形成均匀排布的碳纤维束阵列。10.根据权利要求7所述的基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，其特征在于：电磁体单元包括中心电磁体组、内圈电磁体组以及外圈电磁体组；外圈电磁体组包括外圈铁芯，外圈铁芯为中空结构，外圈铁芯表面形成第一线圈缠绕区，第一线圈缠绕区内缠绕有第一线圈，第一线圈缠绕区外部设置第一壳体；内圈电磁体组包括内圈铁芯，内圈铁芯为中空结构，内圈铁芯表面形成第二线圈缠绕区，第二线圈缠绕区内缠绕有第二线圈，第二线圈缠绕区外部设置第二壳体；第二壳体通过第一滑动组件可滑动的连接在所述外圈铁芯内；中心电磁体组包括中心铁芯，中心铁芯表面形成第三线圈缠绕区，第三线圈缠绕区内缠绕有第三线圈，第三线圈缠绕区外部设置第三壳体；第三壳体通过第二滑动组件可滑动的连接在所述第二壳体内；第一线圈、第二线圈以及第三线圈连接磁力开关控制系统。

技术总结

本发明公开基于石墨烯散热材料的具有高散热性能的磁悬浮跑步机，包括机架，跑步带，驱动机构，扶手组件，还包括限位机构，适应性调节磁悬浮机构；以及形变检测单元；跑步板的两侧部上还设置有初始位置定位装置；驱动电机的底部上设置有碳纤维束-石墨烯导热材料；且通过碳纤维束多级定向排列方法制得所述碳纤维束-石墨烯导热材料；通过适应性调节磁悬浮机构配合限位机构、形变检测单元一方面可以实现跑步机悬浮的效果，且可实现悬浮力可调节，根据使用者不同的体型进行适应性匹配，已达到最佳的缓冲效果；另外采用多级磁吸排列对碳纤维束进行高度定向排列，大程度提升了跑步机电机的导热性能，提高电机的使用寿命。提高电机的使用寿命。提高电机的使用寿命。