TW578354B - Ergometer loading device with large braking force - Google Patents

Description

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五、發明說明（1 ) [發明之領域] (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 本發明係關於一種人體功率測量器之負荷裝置，尤其 疋關於制動力大之人體功率測量器之負荷裝置者。 [背景支術之說明] 與本發明之人體功率測量器之負荷裝置有關之習知裝 置’有如在曰本申請專利案件特公平2_459〇5號公報所揭 示者。 第6圖係顯示在該公報中所揭示之腳踏車用人體功率 測量器要部之方塊圖。參照第6圖，腳踏車用人體功率測 量器之負荷裝置包含對使用者施加負荷用之負荷部5〇，及 控制負荷部50用之控制部60。負荷部5〇包括由使用者踩 腳踏板而旋轉之負荷軸51，固定在負荷軸51上之輪子52, 以及設在輪子52之圓周周圍之例如鋼板製之環狀之圓盤 53。為了要使圓盤53之旋轉順滑，亦即輪子2之旋轉順滑 起見，將具有飛輪功能之環狀之重體環54安裝於例如輪子 52與圓盤53之連結部分。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於該圓盤53’設有僅僅一個電磁鐵57，係固定在機 器框架58。該電磁鐵57係由鐵心55，以及經由未圖示之 線圈架而捲繞之激磁線圈5 6所構成。鐵心5 5係在一處開 口之C字形之鐵心，而將圓盤53之兩側主表面從兩側以 非接觸狀態夾在該鐵心之開口端面間之狀態配置。 激磁線圈56之一方端面係連接於直流電源Vd，另一 方端子係經由控制電晶體61及電阻62接地。控制電晶體 61之基極承接比較器63之輪出。由控制電晶體61，電阻 311196 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 578354 A7 ____B7__— 一 —___ 五、發明說明（2 ) 62,比較器63及下述之CPU等而構成控制部6〇，而控制 成將設定之電流流向激磁線圈56。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 流向激磁線圈56之電流之設定係經由未圖示之控制 盤所設之鍵盤66 ’ CPU65，顯示器67及D/A變換電^ 64 而以下述之方法控制之。換言之，使用者為將所希望之制 動轉矩（也就是說，按照自己之運動能力設定之人體功率測 量器之負荷）用鍵盤66予以輸入。所輸入之制動轉矩係藉 CPU65顯示在顯示器67，而可由使用者確認。然後，決定 制動轉矩之後，CPU65即運算施加該制動轉矩所需要之激 磁電流。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第7圖中顯示以往之人體功率測量器之負荷裝置之 其他例。參照第7圖，在以往之人體功率測量器之其他例 中，未使用如第6圖所示之C字形之鐵心，而轉子係在定 子之周圍旋轉之圓筒形。參照第7圖，對灰口鑄鐵（gray cast iron)製造之外周側轉子71有内嵌由構造用碳鋼管（STK或 STM)所製成之内周侧轉子72。另一方面，内部定子73上 有配設6個激磁線圈74成與轉子72相對的狀態，激磁線 圈74係互相串聯連接，其兩端連接於設在外部之電源75。 此例中’關於人體功率測量器之控制方法等則與第6圖相 同。 以往之人體功率測量器之負荷裝置之構造為如上述。 在第6圖所示之例中，c型鐵心55之開口部（在第6圖中 用A ‘示之部刀）之寬度約為1 7min，而將以厚度1 mm之 銅板形成之圓盤53通過該間隙。因為鐵心55之安裝部與 本紙張尺度賴中關家公爱） 2 311196 578354 A7 五、發明說明〇 ) 鋼板安裝轴為不同的關係，有為避免銅板與鐵心55接觸之 調整相當困難的問題點。並且，因為鋼板厚度為lmm，易 於受到小小的外力就變形，為了避免鋼板與鐵心之接觸， 要花費很多時間作調整。 如上述之銅板通過c型鐵心之間之構成為，因空隙與 導體層之和（間隙）與磁阻成正比例，間隙愈大，間隙之磁 阻即愈大。 第7圖所示之負荷裝置係圓筒形而對應於圓盤之轉子 成為與構成鐵心之定子為同心的關係，不會發生如第6圖 所述之問題，但外周轉子71與内周轉子72係使用碳鋼 (0· 12%以下）。換言之，將強導磁性體兼作為導體，因此， 有所產生之制動轉矩小的問題存在。 [發明之摘要] 因此’本發明之目的之-係在於提供—種容易調整， 而制動力大的人體功率測量器之負荷裝置。 本發明之另-目的係在提供一種價廉，容易調整而 制動力大的人體功率測量器之負荷裝置。 電腦之發明之再-目的係在於提供—種更容易調整， 而制動力大的人體功率測量器之負荷裝置。 有關本發明之人體功率測量器之負荷裝置係包括：且 有鋼板以及設在鋼板上之電阻小的構件而以 — /、 心而可旋轉之轉子，以及與轉子同心而對轉：：之軸士中 間隙而相對之定子，該定子包含有複數 具有預疋之 之電阻小的構件以預定之間隙與定子相對；磁線圈，轉子 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱「 311196 ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 A7

578354 五、發明說明（4 ) 根據本發明，因為對轉子設有與轉子同心而 之間隙而相對之定子，設在轉子之電阻小的構件為以^ 之間隙與定子對向，故可提供一種容易調整而制動 人體功率測量器之負荷裝置。 電阻小的構件宜有鍍鋼表層。 預定之間隙係以0 01至〇 8mm為更宜。 本發明之其他局面中，人體功率測量器之負荷裝置係 包含·具有鋼板及設在鋼板上之電阻小之構件之轉子，以 及對轉子保持預定之間隙而相對之定子。該定子係包含有 複數個激磁線圈，轉子之電阻小的構件為保持預定之間隙 而與定子相對。 在本發明之其他局面中，因設在轉子之電阻小之構件 為保持預定之間隙而與定子相對的關係，可提供一種容易 調整而制動力大的人體功率測量器之負荷裝置。 [圖式之簡單說明] 第1A圖係顯示外圓筒型之人體功率測量器之負荷裝 置之正視圖，係對應於以往之第7圖。第1B圖係其側視 圖。 第2A圖、第2B圖係顯示内圓筒型之負荷装置之構成 之圖。 第3A圖係顯示鐵心側面型之負荷裝置之俯視圖，第 3B圖係顯示正視圖，第3C圖係顯示側視圖。 第4圖係顯示有無電鍍銅所致制動轉矩變化之比例之 圖0 ------------4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tri-------s'. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 4 311196 578354

五、發明說明（5 ) 第5圖係顯示相應電鍍鋼厚度之制動轉矩變化之比例 之圖。 第6圖係顯示以往之c型鐵心構成之負荷裝置中之人 體功率測量器之負荷裝置構成之圖。 第7圖係顯示以往之圓筒形負荷裝置構成之圖。 [圖號之說明] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 定子 12a，12b，12c 鐵心 13a，13b，13c 線圈 15,16 定子 20 轉子 21 強導磁性體 22 導體 23 轉子 24 強導磁性體 25 導體 26 轉子 27 強導磁性體 28 導體 50 負荷部 51 負荷軸 52 轉子 53 圓盤 54 重體環 55 c型鐵心 56 激磁線圈 57 電磁鐵 58 機器框架 60 控制部 61 控制電晶體 62 電阻 63 比較器 64 D/A變換電路 65 CPU 66 鍵盤 67 顯示器 71 外周侧轉子 72 内周側轉子 [實施發明之形態] 茲參照圖式將本發明之實施形態說明如下。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 311196 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 578354 A7 —----B7____ 五、發明說明（6 ) 參照第1A圖及第1B圖，負荷裝置係外圓筒型之構 造’與定子11同心而設之轉子2〇在定子n之周圍旋轉。 定子11係包含鐵心12a與線圈Ua，轉子20係包含以鋼 板製成之強導磁性體21及導體22。將定子之鐵心12與轉 子之強導磁性體21之間調整約為1 mm。 電阻小之材料之導體22係以鍍銅形成，其厚度係約 0.01mm至0.8mm，但尤其是以〇 01mm至o.imm時之經濟 效果較大。 第2A圖、第2B圖係與第1 a圖、第1B圖相反，顯 不把定子設在外周，轉子設在内周之内圓筒型負荷裝置之 構成之圖。圖中’2A係正視圖，2B係其側視圖。在内圓 筒型中，定子15係設在轉子23之外周。在此例，由強導 磁性體24與導體25所成之轉子23,與由鐵心m及線圈 13b所成之定子15之間隙係與第1圖相同。因為轉子23 與定子15之軸為同心的關係，容易調整轉子23與定子15 之間之間隙。又，此時之轉子係由強導磁性體21與導體 22所構成，如同第1圖所示之實施之形態，制動轉矩會變 大。 其次’就有關本發明之人體功率測量器之負荷裝置之 其他實施形態說明如下。參照第3圖，負荷裝置係由以強 導磁性體27與導體28所成之轉子26，以及設在轉子26 側面之定子16所構成。定子16係包含有與導體28之間保 持約1mm之間隔而設之鐵心12c與線圈13c。 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 此例之間隙之調整係從轉子2 6之側面起之單一方^

578354 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（7 ) 之調整，所以比較容易實行。 其次’在表1中顯示將如本案之設有鍍鋼之情形及如 在以往之第7圖中所示之未設有鍍鋼時之曲轴之制動轉矩 予以比較者。 表1 單位·· Nm

Cu電鍍銅厚度 間隔 線圈電流 值(mA) 線圈 試驗 圓筒旋轉數 (mm) (mm) 捲繞數 記號 480 960 1440 1920 2400 Cu 0.02 1.0 550 1500 T1-1 21.66 33.12 39.98 44.00 46.06 Cu 0.02 1.0 450 1500 T1-2 19.50 29.11 34,30 37.24 39.00 Cu 0.02 1.0 300 1500 T1-3 15.68 21.17 23.72 24.99 25.68 Cu 無 1.0 550 1500 T0-1 20.68 30.67 36.75 40.38 42.14 Cu 無 1.0 450 1500 T0-2 18.82 26.85 31.26 34.01 35.18 Cu 無 1.0 300 1500 T0-3 13.62 17.93 20.09 21.17 21.66 參照表1 ’就備有鍍銅者與未具有者分別把線圈電流 值以三階段改變，就各階段將轉子（圓筒）之旋轉數改變為 480、960、1440、1920 及 2400rpm 之 5 階段。 第4圖中顯示將以上之資料予以圖表化者。在第4圖 中’實線係顯示本案之設有鍍銅之情形，而虛線係顯示未 設有鍍銅時之情形。從表1及第4圖可明白，設有鍍銅時， 在各條件下，與未設有鑛銅相比較，所產生之制動轉矩較 大而與圓筒旋轉數無關。 另外也可明白圓筒轴旋轉數愈大其效果愈顯著。如上 述，根據本發明，使用碳含量0.1 5%以下之鋼板，導體使 用鍍鋼之結果，可使所產生之制動轉矩比無導體之情形更 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7 311196 --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 578354 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 大。 其次’在表2及第5圖中顯示改變轉子與定子之間之 間隙時之對轉子旋轉數之曲轴制動轉矩之大小之變化。 銅板厚度 mm 間隔mm 電流mA 線圈 捲繞數 記號/rpm 480 960 1440 1920 2400 0.020 0.48 450 1500 T1-2 19.5 29.1 34.3 37.2 39.0 0.060 0.46 450 1500 T58-4 23.2 36.0 43.0 46.3 47.6 0.150 0.53 450 1500 T15-3 27.6 42.8 48.9 50.7 50.5 0.800 1.70 640 1700 EC-1000 32.4 35.8 37.8 37.6 36.2 參照表2，把銅板厚度改變成0 〇2mm、0.06mm、 〇.150mm及0.800mm時之各間隔、電流值、線圈捲繞數以 及各旋轉數之制動轉矩。在此，銅板厚度〇 8πιιη而間隔為 1.7mm之資料係在第6圖中所示以往之負荷裝置中之資料 者。 第5圖係根據表2之資料，顯示對銅板或圓筒旋轉數 之制動轉矩之變化之圖。在第5圖中，用虛線表示對以往 之銅板旋轉數之制動轉矩之大小。 參照表2及第5圖，在本案發明中，圓筒旋轉數愈大 制動轉矩愈上昇。 在第4圖中，用實線表示在圓筒之内徑面施行汕从❿ 之鑛鋼者，而用虛線表示無電鑛銅者。圖中，〇、□、及 △之記號係對電磁線圈流通550、450及300mA之電流時 之值。可明白在圓筒旋轉數960至2 40〇rpm時有平均大約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G x 297公髮） -- 屋8 311196 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（9 ) 9%之差。 在上述實施之形態中，就使用鍍銅者做為薄而電阻小 之材料之情形而說明，然而並不限定於此，使用鋁或其他 之導電材料也可以。 以上揭示之實施之形態應被視為舉例性而非限制性 者。本發明之範園為由隨附之申請專利範圍所限定而並非 由上述說明所限制，所有與申請專利範圍意義相等之意義 以及範圍内之所有變化均應包含於本發明之中。 〜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

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Claims (1)

1. 578354 H3 第89103335號專利申請案 申請專利範圍修正本 (91年5月14曰 1· 一種人體功率測量器之負荷裝置，包含有： 由鋼板構成而以預定之軸為中心而可旋轉之轉 子’該轉子具有從前述預定之軸離開一定距離之第一個 圓周方向之面，在該第一個圓周方向之面上形成有由電 阻小的構件所形成之第二個圓周方向之面， 包含與前述轉子同心，而對前述轉子之前述第二圓 周方向之面具有預定之間隙而相對之第三個圓周方向 之面疋子’而前述定子係包含有複數之激磁線圈，其 中， 前述定子包含有對前述轉子賦予制動力之複數個 激磁線圈者。 2. 如申請專利範圍第i項之負荷裝置，其中前述電阻小的 構件為錢銅者。 3. 如申請專利範圍第1項之負荷裝置，前述第二個圓周方 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 向之面具有預定的厚度’而前述預定的厚度係〇 至 0.8mm 者。 4. 一種人體功率測量器之負 J衣罝匕3·具有鋼板以及 权在刚述鋼板上之電阻小之構件之轉子，以及 對刚述轉子保持預定之間隙而相對之定子，前述定 子係包含有複數個激磁線圈，其中， 月J述電阻小的構件為保持預定之間隙而與定子相 本紙張尺度適射關— 1 311196 578354 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 H3 對者。 5. 如申請專利範圍第4項之負荷裝置，其中前述電阻小的 構件為鍍銅者。 6. 如申請專利範圍第4項之負荷裝置，其中前述預定間隙 係 0.01 至 0.8mm 者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 2 311196