永磁式阻力模拟装置的制作方法

1.本发明有关一种永磁式阻力模拟装置，尤指一种利用双转子非接触式扭力传递结构，而将电动机扭力线性模拟成运动阻力的设计。


背景技术：

2.如图1所示，传统的肌力训练机10为利用铁块11作为负载阻力，而让使用者通过握杆12与缆线13拉起铁块11来塑造健美的肌肉，并促进生理机能及保持身体健康；然而，传统的肌力训练机有如下的缺失：1、铁块11体积大占空间，且调整运动阻力相当费时费力，2、当该铁块11被缆线13拉起再放下时，会产生极大的撞击噪音，3、无法设定运动曲线来改变运动阻力，使其运动功能受到局限。
3.另外，twm697670/us11173343揭示一种“肌力训练机”，其将卷线轮结合在减速机构的输出轴上，致使电动机产生的扭力直接传递至卷线轮，属于一种“接触式扭力传递结构”的设计，但此设计有如下的缺失：1.必须使用较大马力的电动机才能提供足够的运动阻力，2.调整电动机转速无法线性调整运动阻力。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的，欲提供一种永磁式阻力模拟装置，而具有利用调整电动机转速线性调整运动阻力的功效。
5.为达上述功效，本发明的技术特征，包括有：一基座；一电动机，设置于该基座而具有一扭力输出轴，并搭配有一扭力数据编码器与一转速控制器；一传动轴，设置于该基座而与该扭力输出轴同一轴向，并搭配有一运动数据编码器；一对飞轮，耦合设置于该扭力输出轴与该传动轴，且令该对飞轮耦合设有磁铁与导磁片；一卷绳轮，设置于该传动轴而绕设有绳索，且令该卷绳轮与该传动轴之间设有单向离合器；一涡卷弹簧，设置于该传动轴；以及一控制系统，接收该扭力数据编码器的扭力数据与该运动数据编码器的运动数据，而发送电动机转速控制数据至该转速控制器。
6.此外，该控制系统具有一扭力数据解析器、一运动数据解析器、一阻力需求设定单元、一扭力需求演算单元与一目标转速演算单元；该扭力数据解析器接收该扭力数据编码器的扭力数据而解析出电动机转向数据与电动机转速数据；该运动数据解析器接收该运动数据编码器的运动数据而解析出传动轴转向数据、传动轴转速数据与绳索拉出长度数据；该扭力需求演算单元接收该扭力数据解析器的电动机转向数据与电动机转速数据、该运动数据解析器的传动轴转速数据与绳索拉出长度数据，加上该阻力需求设定单元输入的阻力需求数据而演算出扭力需求数据；该目标转速演算单元接收该运动数据解析器的传动轴转向数据与传动轴转速数据，加上该扭力需求演算单元的扭力需求数据而演算出目标转速数据；该转速控制器接收该扭力数据解析器的电动机转速数据，加上该目标转速演算单元的目标转速数据而控制该电动机的转速。
7.再者，该磁铁为永久磁铁，该导磁片为铜片。该基座具有一底板、一扭力输出轴托
架、一传动轴托架与一托架补强板，该电动机搭配有一减速机。该传动轴托架还设有一卷绳轮护罩与一传动轴轴承座。该卷绳轮护罩还设有一涡卷弹簧护盖。该传动轴轴承座与该传动轴之间设有轴承，该卷绳轮与该传动轴之间设有轴承。
附图说明
8.图1为传统肌力训练机的结构立体图。
9.图2为本发明的结构分解图。
10.图3为本发明的结构立体图。
11.图4为本发明的结构剖示图。
12.图5a为图4中5a-5a的断面剖示图。
13.图5b为图5a中标注5b处的放大图。
14.图6为本发明的控制系统方块说明图。
15.图7为本发明的结构部分分解图。
16.图8为本发明电动机转速与扭力呈线性正比的说明图。
17.附图标记说明：10-肌力训练机；11-铁块；12-握杆；13-缆线；20-基座；21-底板；22-扭力输出轴托架；23-传动轴托架；24-托架补强板；25-卷绳轮护罩；26-涡卷弹簧护盖；31-电动机；32-减速机；33-扭力输出轴；34-扭力数据编码器；35-转速控制器；40-传动轴；41-传动轴轴承座；42-轴承；43-运动数据编码器；51、52-飞轮；53-磁铁；54-导磁片；60-卷绳轮；61-绳索；62-单向离合器；63-轴承；70-涡卷弹簧；80-控制系统；81-扭力数据解析器；82-运动数据解析器；83-阻力需求设定单元；84-扭力需求演算单元；85-目标转速演算单元。
具体实施方式
18.首先，请参阅图2～图6所示，本发明包括有：一基座20，具有一底板21、一扭力输出轴托架22、一传动轴托架23与一托架补强板24；一电动机31，搭配有一减速机32、一扭力数据编码器34与一转速控制器35，该减速机32设置于该扭力输出轴托架22而具有一扭力输出轴33，该电动机31结合于该减速机32；一传动轴40，通过一传动轴轴承座41设置于该传动轴托架23而与该扭力输出轴33同一轴向，并搭配有一运动数据编码器43，该传动轴轴承座41与该传动轴40之间设有轴承42；一对飞轮51、52，耦合设置于该扭力输出轴33与该传动轴40，且令该对飞轮51、52耦合设有磁铁53与导磁片54，该磁铁53为永久磁铁，该导磁片54可为铜片；一卷绳轮60，设置于该传动轴40而绕设有绳索61，且令该卷绳轮60与该传动轴40之间设有单向离合器62与轴承63，并相对该卷绳轮60而于该传动轴托架23设有一卷绳轮护罩25；一涡卷弹簧70，设置于该传动轴40，并相对该涡卷弹簧70而于该卷绳轮护罩25设有一涡卷弹簧护盖26；以及一控制系统80，接收该扭力数据编码器34的扭力数据与该运动数据编码器43的运动数据，而发送电动机转速控制数据至该转速控制器35。
19.接着，该控制系统80具有一扭力数据解析器81、一运动数据解析器82、一阻力需求设定单元83、一扭力需求演算单元84与一目标转速演算单元85；该扭力数据解析器81接收该扭力数据编码器34的扭力数据而解析出电动机转向数据dm与电动机转速数据ωm；该运动数据解析器82接收该运动数据编码器43的运动数据而解析出传动轴转向数据du、传动轴
转速数据ωu与绳索拉出长度数据lu；该扭力需求演算单元84接收该扭力数据解析器81的电动机转向数据dm与电动机转速数据ωm、该运动数据解析器82的传动轴转速数据ωu与绳索拉出长度数据lu，加上该阻力需求设定单元83输入的阻力需求数据fr而演算出扭力需求数据tr；该目标转速演算单元85接收该运动数据解析器82的传动轴转向数据du与传动轴转速数据ωu，加上该扭力需求演算单元84的扭力需求数据tr而演算出目标转速数据ωt；该转速控制器35接收该扭力数据解析器81的电动机转速数据ωm，加上该目标转速演算单元85的目标转速数据ωt而控制该电动机31的转速。
20.基于如是的构成，本发明利用电动机31与减速机32产生扭力，当设置于传动轴40的卷绳轮60所绕设的绳索61被拉动时，扭力即可通过耦合设有磁铁53与导磁片54的一对飞轮51、52传输至传动轴40，进而模拟成运动阻力，故调整电动机31与减速机32的转速即可调整运动阻力；而如图7所示，一对飞轮51、52分别被设置于扭力输出轴33(电动机侧)与传动轴40(卷绳轮侧)，构成双转子非接触式扭力传递结构；又，由于电动机31与减速机32产生的扭力与其转速会如图8所示呈线性正比，调整电动机31的转速就可线性调整扭力的大小，也就可线性调整运动阻力的大小；是以，本发明具有利用调整电动机转速线性调整运动阻力的功效。
21.上述所公开的图式、说明，仅为本发明的较佳实施例，大凡熟悉此项技术人士，依本案精神范畴所作的修饰或等效变化，仍应包括在本案的范围内。

技术特征：
1.一种永磁式阻力模拟装置，其特征在于，包括有：一基座；一电动机，设置于该基座而具有一扭力输出轴，并搭配有一扭力数据编码器与一转速控制器；一传动轴，设置于该基座而与该扭力输出轴同一轴向，并搭配有一运动数据编码器；一对飞轮，耦合设置于该扭力输出轴与该传动轴，且令该对飞轮耦合设有磁铁与导磁片；一卷绳轮，设置于该传动轴而绕设有绳索，且令该卷绳轮与该传动轴之间设有单向离合器；一涡卷弹簧，设置于该传动轴；以及一控制系统，接收该扭力数据编码器的扭力数据与该运动数据编码器的运动数据，而发送电动机转速控制数据至该转速控制器。2.如权利要求1所述的永磁式阻力模拟装置，其特征在于，该控制系统具有一扭力数据解析器、一运动数据解析器、一阻力需求设定单元、一扭力需求演算单元与一目标转速演算单元；该扭力数据解析器接收该扭力数据编码器的扭力数据而解析出电动机转向数据与电动机转速数据；该运动数据解析器接收该运动数据编码器的运动数据而解析出传动轴转向数据、传动轴转速数据与绳索拉出长度数据；该扭力需求演算单元接收该扭力数据解析器的电动机转向数据与电动机转速数据、该运动数据解析器的传动轴转速数据与绳索拉出长度数据，加上该阻力需求设定单元输入的阻力需求数据而演算出扭力需求数据；该目标转速演算单元接收该运动数据解析器的传动轴转向数据与传动轴转速数据，加上该扭力需求演算单元的扭力需求数据而演算出目标转速数据；该转速控制器接收该扭力数据解析器的电动机转速数据，加上该目标转速演算单元的目标转速数据而控制该电动机的转速。3.如权利要求1或2所述的永磁式阻力模拟装置，其特征在于，该磁铁为永久磁铁，该导磁片为铜片。4.如权利要求3所述的永磁式阻力模拟装置，其特征在于，该基座具有一底板、一扭力输出轴托架、一传动轴托架与一托架补强板，该电动机搭配有一减速机。5.如权利要求4所述的永磁式阻力模拟装置，其特征在于，该传动轴托架还设有一卷绳轮护罩与一传动轴轴承座。6.如权利要求5所述的永磁式阻力模拟装置，其特征在于，该卷绳轮护罩还设有一涡卷弹簧护盖。7.如权利要求5所述的永磁式阻力模拟装置，其特征在于，该传动轴轴承座与该传动轴之间设有轴承，该卷绳轮与该传动轴之间设有轴承。

技术总结
本发明有关一种永磁式阻力模拟装置，包括有：一基座；一电动机，设置于该基座而具有一扭力输出轴，并搭配有一扭力数据编码器与一转速控制器；一传动轴，设置于该基座而与该扭力输出轴同一轴向，并搭配有一运动数据编码器；一对飞轮，耦合设置于该扭力输出轴与该传动轴，且令该对飞轮耦合设有磁铁与导磁片；一卷绳轮，设置于该传动轴而绕设有绳索，且令该卷绳轮与该传动轴之间设有单向离合器；一涡卷弹簧，设置于该传动轴；以及一控制系统，接收该扭力数据编码器的扭力数据与该运动数据编码器的运动数据，而发送电动机转速控制数据至该转速控制器；以此，具有利用调整电动机转速线性调整运动阻力的功效。调整运动阻力的功效。调整运动阻力的功效。


技术研发人员：李佳蓉 刘员彬
受保护的技术使用者：祺骅股份有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/6