CN107725641A - 磁流变液旋转式阻力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁流变液旋转式阻力装置，为用于提供一惯性轮与一轴心之间相对转动的阻力装置，其包括有一内定子、一外转子、一导电线与一磁流变液，其主要是让与该轴心结合固定的内定子，于远离该轴心之处，设置环绕该轴心的一容置空间；而与该惯性轮结合固定的外转子，则包覆该内定子并相对转动；该外转子与该内定子之间于远离该轴心之处形成一容置空隙，而该导电线卷绕于该容置空间内，并在通以一电流后产生一通过该容置空隙的磁力线，该磁流变液则充填于该容置空隙，其让外转子设置于外侧以提高制动扭力，同时让该磁流变液远离该轴心，可增加刹车的力矩，而满足使用上的需求。

Description

磁流变液旋转式阻力装置

技术领域

本发明涉及一种旋转式阻力装置，尤其涉及一种磁流变液旋转式阻力装置。

背景技术

飞轮车，为一种健身脚踏车，与一般健身脚踏车的差异在于，飞轮车为模拟公路脚踏车进行设计，可以带来较佳的健身效果并有效提升心肺功能，为忙碌现代人无法进行实际公路骑乘的绝佳替代方案，亦可让使用者进行模拟训练，实际于公路上骑乘时，可以取得较佳的成绩。飞轮车的惯性轮与轴心之间会装设可程序控制的持续性刹车系统，以模拟实际骑乘于公路上的感觉，传统的刹车阻力系统为接触式阻力刹车，长久使用之后会随着刹车接触面的磨损而逐渐丧失阻力，且阻力不稳定，其需要定期检修与更换，维修成本相当高昂。另外，也有以电磁铁作为阻力源的装置，虽具有阻力调整便利的优点，但是相当的耗能，同时运用传统磁铁的阻力装置，虽无耗电量，却失去了调整的弹性。

因此，目前已有一种利用磁流变液作为辅助刹车的刹车器阻力装置的阻力源，具有阻力稳定、无摩耗耗材、阻力调整便利、低能耗等优点，磁流变液为一种复合液体，其包含高磁导率、低磁滞性的微小磁性颗粒和非导磁性液体，磁流变液为充填于转子与定子的接合缝隙内，当磁力线通过磁流变液时，会让磁性颗粒具有特定方向的排列链结，而大幅提高磁流变液的黏滞性，藉而可以制动转子与定子的相对转动，其相当高效且几乎没有磨损与更换的问题。如美国公告第US 8,397,885 B2号专利MAGNETO-RHEOLOGICAL FLUID BRAKE，其揭露一种「磁流变液刹车器阻力装置」，然而此专利的设计为内转子，力矩使用效率低，且具多极磁圈，不但结构复杂，并多极磁圈之间存有间隙，磁力线的分布不佳，导磁效率不好，无法满足使用上的需要。

发明内容

本发明的主要目的，在于揭露一种具高制动转矩的磁流变液旋转式刹车器阻力装置。

为达上述目的，本发明为提供一种磁流变液旋转式刹车器阻力装置，用于提供介于一惯性轮与一轴心之间相对转动的阻力，包括有一内定子、一外转子、一导电线与一磁流变液，其中该内定子与该轴心结合固定，该内定子于远离该轴心之处，设置环绕该轴心的一容置空间；而该外转子与该惯性轮结合固定，并该外转子包覆该内定子，且相对该内定子转动，并该外转子与该内定子之间于远离该轴心之处形成一容置空隙；该导电线卷绕于该容置空间内，该导电线通以一电流后产生一通过该容置空隙的磁力线，该磁流变液充填于该容置空隙。

据此，本发明藉由该外转子与该内定子的搭配，让该阻力产生位置的外转子设置于最外侧，因而可以具有较大的制动扭力转矩；又本发明让该容置空隙位于远离该轴心之处，亦即该磁流变液为远离该轴心，因此当该磁流变液受到该磁力线的影响而发挥黏滞效应而煞停制动该惯性轮与该轴心的相对转动时，可以具有较大的制动转矩力矩，而具较好的刹车效果。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1，为本发明一较佳实施例的外观立体图；

图2，为本发明一较佳实施例的剖视结构图；

图3，为本发明一较佳实施例的立体局部剖视结构图；

图4，为本发明一较佳实施例的转动示意图；

图5，为本发明一较佳实施例的磁力线作用示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

请参阅图1、图2及图3所示，为本发明一较佳实施例的外观立体图、剖视结构图及立体局部剖视结构图，如图所示：本发明为一种磁流变液旋转式阻力装置，用于制动一惯性轮(图未示)与一轴心20的相对转动，包括有一内定子30、一外转子40、一导电线50与一磁流变液60，其中该内定子30与该轴心20结合固定，该内定子30于远离该轴心20之处，设置环绕该轴心20的一容置空间31。

于实际实施时，该内定子30可以具有一固定部32与一锁接部33，该固定部32为结合固定于该轴心20，该锁接部33则利用至少一锁接元件34固定于该固定部32，且该容置空间31形成于该固定部32与该锁接部33之间，如此该内定子30即为组接而形成的，可以减少制造上的难度。

该外转子40包覆该内定子30，且相对该内定子30转动，是直接连接使用者踩踏的曲柄(未图示)，而随使用者于踩踏的旋转力量进行带动该外转子40旋转；或者通过链条或连动带间接的连接方式，而带动该外转子40旋转，同样的，为了可以制造上的可能，该外转子40可以具有一第一盘体41与一第二盘体42，该第一盘体41与该第二盘体42分别由两侧包覆该内定子30并结合固定在一起，且该第一盘体41具有一螺锁结构43，因而可通过该螺锁结构43直接连接使用者踩踏的曲柄(未图示)，而随使用者于踩踏的旋转力量进行带动该外转子40旋转；或者通过链条或连动带间接的连接方式，而带动该外转子40旋转。

并该外转子40与该内定子30之间于远离该轴心20之处形成一容置空隙70，以让该磁流变液60充填于该容置空隙70内。又该导电线50卷绕于该容置空间31内，该导电线50通以一电流后产生一环绕于该容置空隙70的磁力线51(如图5所示)，在实际实施时，该导电线50可以选用漆包线，且漆包线的绕法为绕着轴心20旋转缠绕于该容置空间31内。

又该容置空间31于远离该轴心20的方向具有一连通该容置空隙70的开口35，该开口35设置一封闭该开口35的磁力阻隔板80。且为了增加该磁力线51的作用范围，该磁力阻隔板80的宽度可以大于该导电线50的宽度，以强迫该磁力线51绕过该磁力阻隔板80，而增加该磁力线51环绕于该容置空隙70的区域，避免该磁力线51选择最短路径而不通过容置空隙70的位置，进而使得该磁流变液60无法有效利用磁力而产生阻力的问题。且当该内定子30为由该固定部32与该锁接部33组接而成时，该固定部32与该锁接部33可以分别具有卡固该磁力阻隔板80的一凹槽36，藉由该凹槽36可以卡置该磁力阻隔板80固定不动，同时增加该固定部32、该锁接部33与该磁力阻隔板80的接触面积，而确实封闭该容置空间31的该开口35，避免该磁流变液60由该容置空隙70渗入该容置空间31。

另，为了避免该磁流变液60渗出，且为了让该外转子40具有良好的转动自由度，该内定子30的两侧与该外转子40之间可以分别设置一间隔环90及一封闭该容置空隙70的密封件91，该间隔环90可以保持该内定子30与该外转子40之间的间隙，且更进一步的避免该内定子30与该外转子40之间于轴心方向的相对位移问题。而该密封件91则用于避免该磁流变液60渗出。此外，该外转子40的两侧与该轴心20之间可以分别设置一轴承92，该轴承92可以让该外转子40自由的相对该轴心20转动。

请再一并参阅图4及图5所示，本发明作用之前，该惯性轮(图未示)与该轴心20为相对转动的，亦即该外转子40处于转动状态(如图4所示)，而当要进行刹车时，该导电线50会通以电流，而产生该磁力线51(如图5所示)，该磁力线51会通过该容置空隙70，因而该磁流变液60会受到该磁力线51的影响而有序排列产生黏滞性，因而该外转子40即会遭受到阻力，使用者为了克服阻力，必须由该踏板(图未示)施加更大的踩踏力道，其即模拟上坡的骑乘路感，且阻力的大小可以随着该磁力线51的磁通量而改变，亦即控制该导电线50的电流值，即可控制阻力，可模拟不同的地面状态。除此之外，亦可作为一般轮体运动的刹车控制机制，而避免传统刹车必须利用物理性接触的方式而摩擦耗损，需要定时更换耗材的问题。

综上所述，本发明相较于现有技术而言，其优点至少包含：

1.藉由该外转子与该内定子的搭配，让该外转子设置于最外侧，因而可以具有较大的制动转矩。

2.让该容置空隙位于远离该轴心之处，当该磁流变液受到该磁力线的影响而发挥黏滞效应时，可以具有较大的力矩，而具较好的刹车效果。

3.通过该磁力阻隔板的设置，让该磁力线具有较佳的分布，而增加该磁流变液的作用区域，以增加刹车效果。

4.利用该磁力阻隔板封闭该开口，避免渗入该容置框间。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种磁流变液旋转式阻力装置，用于制动一惯性轮与一轴心的相对转动，其特征在于，包括有：

一与该轴心结合固定的内定子，该内定子于远离该轴心之处，设置环绕该轴心的一容置空间；

一与该惯性轮结合固定的外转子，该外转子包覆该内定子，且相对该内定子转动，并该外转子与该内定子之间于远离该轴心之处形成一容置空隙；

一卷绕于该容置空间内的导电线，该导电线通以一电流后产生一通过该容置空隙的磁力线；以及

一充填于该容置空隙的磁流变液。

2.根据权利要求1所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该容置空间于远离该轴心的方向具有一连通该容置空隙的开口，该开口设置一封闭该开口的磁力阻隔板。

3.根据权利要求1所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该内定子具有一固定部与一锁接部，该固定部结合固定于该轴心，该锁接部利用至少一锁接元件固定于该固定部，且该容置空间形成于该固定部与该锁接部之间。

4.根据权利要求3所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该容置空间远离该轴心的方向具有一连通该容置空隙的开口，该开口设置一封闭该开口的磁力阻隔板。

5.根据权利要求4所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该固定部与该锁接部分别具有卡固该磁力阻隔板的一凹槽。

6.根据权利要求1所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该内定子的两侧与该外转子之间分别设置一间隔环及一封闭该容置空隙的密封件。

7.根据权利要求1所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该外转子的两侧与该轴心之间分别设置一轴承。

8.根据权利要求1所述的磁流变液旋转式阻力装置，其特征在于，该外转子具有一第一盘体与一第二盘体，该第一盘体与该第二盘体分别由两侧包覆该内定子并结合固定在一起，且该第一盘体具有锁接该惯性轮的一螺锁结构。