CN109842256A - 按摩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种按摩装置，其包括输出轴、多个永久磁铁及电磁驱动模块；多个永久磁铁设置于输出轴上，电磁驱动模块设置于永久磁铁的径向外侧。电磁驱动模块的定子轭铁与永久磁铁间交互作用产生顿转转矩，电磁驱动模块受电流驱动而与永久磁铁间产生电磁驱动力，通过导入永久磁铁可提升效率和输出，且体积轻巧又不发热。电磁驱动模块由静止状态通电时，输出轴击出，此时顿转转矩对输出轴施予第一拉力，而对输出轴产生制动及缓冲功效。当输出轴由静止状态被往击出的相反方向挤压移动时，顿转转矩对输出轴施予第一推力，如此可提升输出力。

Description

按摩装置

技术领域

本发明涉及一种按摩装置，特别是指一种适用于针对人体肌肉、经络、特定穴位或特定酸痛点进行按摩的按摩装置或是人体骨骼的冲击震动装置。

背景技术

目前市面上有各式各样的按摩装置以符合各种需求，例如按摩椅可以按摩整个背部及颈部，足部按摩装置可以按摩小腿到整个足部，以及按摩枪可针对特定穴位或特定酸痛点进行按摩。

再者，关于按摩枪的相关公知技术包括中国台湾专利公告第M343481、M446632、M508318号新型专利、以及中国台湾专利公开第201440753号发明专利，其中第M343481号专利是利用电动机带动曲轴达到往复冲击的效果，但曲轴的冲击效果不明显，且输出的力道并非直线输出力，因曲轴机构所产生的往复作动会有点摆晃，且曲轴复位时后坐力大；此外，曲轴机构体积大占空间，且其震动频率与冲击力道又无法独立控制等。

另外，后三篇专利文献的主要技术均是利用电磁阀来驱动输出轴，使其朝单一方向(按摩对象的方向)推进，接着利用弹簧使该输出轴再退回原位，如此反复动作来槌打人体肌肉或穴位，如此无前述采用曲轴的缺点，且震动频率与冲击力道可以独立控制。

然而，就后三篇的现有技术而言，其输出力是靠输出轴与电磁阀线圈的电磁作用力，输出轴的运作仅采用电磁铁，并未使用到永久磁铁，所以效率较差，且较易发热，另外输出轴的输出行程的终点必须靠弹簧来缓冲，还必须靠弹簧来驱使输出轴复位，然而弹簧势必减耗了部分的输出，造成了不必要的能源耗费，且弹簧会有寿命及噪音问题，同时还增加机构的复杂度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种按摩装置，其导入并利用永久磁铁来提升电磁致动器的效率，能利用顿转转矩来达成归位与静止时的定位动作，而充分利用顿转转矩来产生缓冲力以减少噪音，还可达到轻巧、有力、又不发热的效果，此外又利用顿转转矩来增加输出力以提升按摩力道。

为达成上述目的，本发明的按摩装置主要包括输出轴、多个永久磁铁以及电磁驱动模块；多个永久磁铁设置于该输出轴上，并沿该输出轴的至少局部区域产生径向磁场；电磁驱动模块包括至少一个定子轭铁与至少一个线圈，电磁驱动模块设置于输出轴的多个永久磁铁的径向外侧。其中，电磁驱动模块的至少一个定子轭铁与输出轴的多个永久磁铁的磁场间交互作用产生顿转转矩(cogging torque)，电磁驱动模块的至少一个线圈受电流驱动形成电磁场并与多个永久磁铁的径向磁场相互作用以产生电磁驱动力。

当停止不通电时，输出轴沿轴向停止在顿转转矩与摩擦力的和为零的区域附近，当电磁驱动模块通电时，输出轴沿轴向往前击出，此时顿转转矩对输出轴施予第一拉力，以对输出轴产生制动及缓冲功效，并于通电结束时让输出轴回归到沿轴向顿转转矩与摩擦力的和为零的区域附近，不须缓冲弹簧，可以减少噪音并提升产品的可靠度及使元件配置更为紧凑、轻巧。当静止时输出轴被往击出的相反方向挤压移动时，顿转转矩对输出轴施予第一推力，如此可以提升输出力。

优选的是，输出轴在输出行程中间点以前，顿转转矩对输出轴施予第一推力，而顿转转矩于输出行程中间点以后开始反转而对输出轴施予第一拉力。换言之，当电磁驱动模块的至少一个线圈开始受电流驱动时，输出轴沿轴向往前击出，而于整个输出行程的中间点之后顿转转矩对输出轴施予第一拉力，并于电流中止时将输出轴拉回静止时位置；当输出轴被往击出的相反方向推挤移动超过静止时位置时，顿转转矩对输出轴施予第一推力。

据此，本发明的按摩装置充分利用顿转转矩，当输出轴由静止状态被往击出的相反方向挤压移动时，顿转转矩对输出轴施予第一推力，以提升输出力；另外，于输出行程的后半段对输出轴施予第一拉力，以对输出轴产生制动及缓冲功效，以减少噪音；即，于击发后顿转转矩所形成的第一拉力使输出轴回归静止状态时的位置，以预备下一次的击发。

再且，本发明的按摩装置还可包括至少一个导磁件，其设置于输出轴上并与多个永久磁铁及电磁驱动模块交互作用；其中，导磁件可设置于输出轴上并位于多个永久磁铁之间。此外，本发明的按摩装置还可包括控制模块，而电磁驱动模块电连接至控制模块；控制模块可通过控制输入电磁驱动模块的电流大小以调节电磁驱动力的大小；又，控制模块可通过控制输入电磁驱动模块的电流的时间长短以调节输出行程的长短；控制模块还可通过控制输入电磁驱动模块的电流的周期或频率以调节输出行程的周期或频率。

另外，本发明的按摩装置还可包括调节模块，其可电连接于控制模块并适于调节输入电磁驱动模块的电流大小、电流频率以及输入电流的时间长短中的至少一者。此外，本发明的按摩装置还可包括至少一个位置传感器，其电连接于控制模块并适于感测输出轴的行程位置。

再者，本发明的按摩装置的电磁驱动模块包括环形线圈架及线圈，而线圈可缠绕于环形线圈架并电连接至控制模块；且环形线圈架可包括中央通孔，输出轴穿过中央通孔。

优选的是，本发明的按摩装置还可包括按摩头及冲击磁组，按摩头对应于输出轴的一端；而冲击磁组可设置于按摩头与输出轴之间；且冲击磁组可包括两个分离的冲击磁铁，所述两个冲击磁铁中彼此邻近的两端的极性相同，通过相同极性的排斥力，输出轴得以对按摩头产生冲击力。据此，本发明可将相邻的两个冲击磁铁的磁性设置成同极性，以产生随距离平方成反比的排斥力，借此除了可形成瞬间冲击的效果外，且该瞬间冲击力具有缓冲特性，以避免机械直接碰撞的噪音与不舒服。

此外，本发明的按摩装置可包括至少一个位置传感器，其电连接于控制模块并用于感测按摩头的行程位置。另外，本发明的控制模块可包括储存单元，其可储存有至少一个应用程序，而控制模块可根据应用程序来控制输入至电磁驱动模块的电流大小、频率以及输入电流的时间长短中的至少一者；换言之，电磁驱动模块的电流大小、频率以及输入电流的时间长短在动作过程中是可以通过应用程序的设定而作变化，即应用程序可设定电磁驱动力的大小、输出行程的周期频率以及输出行程的长短等。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的分解图。

图2为本发明一优选实施例的剖面图。

图3为本发明按摩装置的一优选实施例的输出轴的位置与输出轴的输出和顿转转矩的关系图。

图4A～图4I为本发明一优选实施例对电磁驱动模块施加电流时各位置的电磁驱动力的磁场强度变化图。

图5A～图5I为本发明一优选实施例对电磁驱动模块施加电流时各位置的顿转转矩的磁场强度变化图。

图6A为本发明另一优选实施例中静止状态的剖面图。

图6B为本发明另一优选实施例中按摩头受到推挤后的剖面图。

图6C为本发明另一优选实施例中输出轴输出力击发后的剖面图。

具体实施方式

本发明的按摩装置在本实施例中被详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的元件将以相同的元件符号来表示。再者，本发明的附图仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且所有细节也未必全部呈现于附图中。

请同时参阅图1及图2，图1为本发明按摩装置一优选实施例的分解图，图2为本发明按摩装置一优选实施例的剖面图。如图中所示，本实施例的按摩装置主要包括输出轴2、两个永久磁铁3、三个导磁件4、电磁驱动模块5、控制模块6、按摩头7、位置传感器8以及调节模块9。其中，永久磁铁3和导磁件4设置于该输出轴2上，而两个永久磁铁3中彼此邻近的两端的极性相同，且三个导磁件4分别位于两个永久磁铁3之间及前后两侧；另外，电磁驱动模块5设置于多个永久磁铁3的径向外侧。

在本实施例中，电磁驱动模块5主要包括环形线圈架51、线圈52及定子轭铁53，该线圈52缠绕于环形线圈架51；又，环形线圈架51包括中央通孔511，而输出轴2连同永久磁铁3和导磁件4穿过中央通孔511，并可如下文所述受控制在轴向运动。此外，如图中所示，定子轭铁53用于固定并包覆该环形线圈架51，并导引永久磁铁3的磁场使之与流通于线圈3内的电流相作用而产生电磁力，且图中另示有电动机外壳54，其用于包覆并固定包括永久磁铁3、导磁件4、定子轭铁53、及输出轴2的局部。

另一方面，按摩头7套设于输出轴2上，而按摩头7用于直接接触使用者的皮肤；按摩头7为可拆卸式部件，即本实施例可根据不同需求替换不同形式的按摩头7，例如按摩深层肌肉或穴道时可采用头端呈锐角的按摩头7、按摩大面积的浅层肌肉时则可采用盘形的按摩头7。此外，图中另示有位置传感器8，其设置于电动机外壳54上，以用于侦测感测该输出轴2的行程位置。

再者，关于控制模块6以及调节模块9，控制模块6可包括处理器、储存单元60、电路板以及其他电子元件，控制模块6主要用于控制按摩装置的各项功能；而调节模块9则是供用户操作、调节、设定各项功能，例如按摩力道的大小、按摩行程的长短以及快慢频率等。其中，包括调节模块9、位置传感器8以及电磁驱动模块5均电连接至控制模块6。然而，储存单元60可以储存多个代表不同动作模式的应用程序，其可分别设定输入至电磁驱动模块的不同的电流频率、不同的电流大小以及输入电流的不同的时间长短，以呈现不同模式下输出轴2的动作变化。

请一并参阅图3，图3为本发明按摩装置一优选实施例的输出轴2的位置与输出轴2的输出力F1和顿转转矩Tc1的关系图；需先说明的是，输出轴2的输出力F1(即电磁驱动力与顿转转矩的合力)会随着电磁驱动模块5的电流大小不同而改变，本实施例于此只是作示例性的描述，本发明不应局限于此。如图中所示，当电磁驱动模块5的线圈3受电流驱动即形成电磁场，而该电磁场将与永久磁铁3的磁场相互作用以产生电磁驱动力；另外，电磁驱动模块5中定子轭铁53的开槽使与永久磁铁3间产生顿转转矩Tc1；然而，电磁驱动力与顿转转矩Tc1的合力即构成如图3中所示的输出轴2的输出力F1。

又如图中所示，在本实施例中，在输出轴2于输出行程中间点以前，即图3中所示点D5、T5的中点位置以前，输出轴2的输出力F1和顿转转矩Tc1均对输出轴2同向地施加推力，使输出轴2轴向地推出。于此，顿转转矩Tc1所施予的力为第一推力Fp1，而输出轴2的输出力为第二推力Fp2。

接着，顿转转矩Tc1于输出行程中间点(点T5)以后开始反转，且急速地向下降至反向拉力；换言之，顿转转矩Tc1由第一推力Fp1急速地反转至第一拉力Fr1。另一方面，输出轴2的输出力F1因随着顿转转矩Tc1的反转而于输出行程中间点(点D5)以后也开始反转，但是直到输出行程的四分之三以后，即点D7以后，输出轴2的输出力F1因为电磁驱动力小于顿转转矩Tc1所以转变为拉力，即如图中所示的第二拉力Fr2。

然而，需要特别说明的是，点D7到点D9的此段动作行程为不正常工作状态，一般而言，正常的按摩动作行程并不会利用到此段动作行程(请见后述)，且电磁驱动模块5于此段行程也不会通电。再者，随着输入电磁驱动模块5的电流越大，电磁驱动力比顿转转矩Tc1小的位置(即点D7之位置)就会越往右移，如此按摩的动作行程就可以增长了。换言之，输入的电流的大小不仅影响电磁驱动力的大小，也会对动作行程产生影响。

又，以下特别说明顿转转矩Tc1的作用与影响。当停止不通电时，输出轴2停止在顿转转矩Tc1与磨擦力合力为零的区域，大约是在T5与T6之间；然而，当电磁驱动模块5通电时，输出轴2沿轴向往前击出后，此时顿转转矩Tc1对输出轴2施予第一拉力Fr1，以对输出轴2产生制动及缓冲功效，并于通电结束时让输出轴2回归到沿轴向顿转转矩与磨擦力合力为零的区域，不须缓冲弹簧，可以减少噪音并提升产品的可靠度及使产品更紧凑。当输出轴2从静止状态而被往击出的相反方向挤压移动时，顿转转矩T1施予第一推力Fp1于输出轴2，如此可以提升输出力。

据此，当用户欲操作按摩装置时，首先将按摩头7推抵使用者皮肤，并使输出轴2位于输出行程的始点位置，即点D4、T4位置附近；接着，电磁驱动模块5受电流驱动而进行整个输出行程，即点D4～D6以及点T4～T6；执行完整个输出行程后，因为使用者仍以按摩头7推抵使用者皮肤，再加上顿转转矩Tc1所提供的第一拉力Fr1，故将使输出轴2很快地复位至输出行程的始点位置，并以此不断地循环动作。

请再同时参阅图3、图4A～图4I以及图5A～图5I，图4A～图4I为本发明一优选实施例对电磁驱动模块施加电流时各位置的电磁驱动力的磁场强度变化图，即图3中D1～D9等各点位置的磁场强度图；图5A～图5I为本发明一优选实施例对电磁驱动模块施加电流时各位置的顿转转矩的磁场强度变化图，即图3中T1～T9等各点位置的磁场强度图。

另外，用户可通过调节模块9来调整按摩力道的大小、按摩行程的长短以及按摩频率(快慢)等，而调节模块9可包括由可变电阻所构成的旋钮装置，当然也可以是触控屏幕、实体按键或其他等效的用户接口及电子元件；在本实施例中，当用户操作调节模块9时，控制模块6可控制输入电磁驱动模块5的电流大小以调节电磁驱动力F1的力道大小以及行程长短；或者，调节模块9可作为控制输入电磁驱动模块5的电流的时间长短以调节输出行程的长短、以及控制输入电磁驱动模块5的电流的周期、频率以调节输出行程的周期、频率等。

再进一步说明，在本实施例中，当输入电磁驱动模块5的电流的频率高时，按摩的动作频率随之变高，即按摩动作往返的时间变短，其动作行程也随之变短。再且，关于电磁驱动模块5导通和不导通的时间，除了影响按摩动作的频率(周期)外，同样会影响到动作行程，因导通的时间短，则行程同样会变短。

另一方面，在本实施例中，储存单元60可储存多个代表不同按摩模式的应用程序，而控制模块6可根据每一个应用程序来控制输入至电磁驱动模块5的电流大小、频率以及时间长短，以呈现不同模式下的不同的按摩力道、快慢不同的按摩频率以及长短不同的输出轴行程等。而且，在每一个模式的动作过程中，应用程序还可随着时间进程来改变输入电磁驱动模块5的电流大小、频率以及时间长短，亦即可以随着按摩行程的进程不断地改变按摩力道、按摩频率以及输出轴的行程等。

然而，本发明的控制模式可通过以下多种方式来达成，例如利用三端双向可控硅(TRIAC)改变导通角大小来控制输入电磁驱动模块5的电流的时间长短及频率等；另外，也可以采用功率开关元件搭配脉波宽度调变模块(PWM/Pulse Width Modulation)来进行控制。

此外，请参阅图6A、图6B以及图6C，图6A为本发明另一优选实施例中静止状态的剖面图，图6B为本发明另一优选实施例中按摩头受到推挤后的剖面图，图6C为本发明另一优选实施例中输出轴输出力击发后的剖面图。如图所示的实施例与前述实施例主要不同之处在于，本实施例的按摩头7还包括冲击磁组71，其设置于按摩头7与该输出轴2之间；而冲击磁组71包括两个冲击磁铁，该两个冲击磁铁711、712中彼此邻近的两端的极性相同。换言之，本实施例通过将相邻的两个冲击磁铁711、712的磁性设置成同极性，以产生排斥力。而且，本实施例另外设置传感器81以感测按摩头7的行程位置。另外，本实施例的磁铁3的数量是三个。

再者，如图6A中所示，当处于不通电的静止状态时，此时由于冲击磁铁711、712间的排斥力，按摩头7被往前顶，输出轴2被往后推；即，输出轴2停止在顿转转矩、冲击磁铁711、712间的排斥力与磨擦力合力为零之处。

另外，图6B中显示当按摩头7受到挤压而被往后顶时，即按摩头7推抵使用者皮肤时，输出轴2跟着往后推的情况；此时，当按摩头7退到一个位置时触发传感器81，此时可依应用程序的设定就开始击发，抑或通过使用者按压启动键91才会开始击发；其中，启动键91要一直按着才会击发，还是按一次就一直击发而再按一次就停止，皆可由应用程序来设定。

此外，图6C显示输出轴2输出力击发的状况，此时输出轴2往前加速击出，此时按摩头7仍压住人体，所以冲击磁铁711、712间的距离瞬间变小；然而，此时按摩头7受到突然爆发的冲击力，故可达到对受力点瞬间冲击的效果。

进一步说明之，静止时，两个冲击磁铁711、712彼此的排斥力使按摩头7往前顶，输出轴2往后退，即如图6A所示；当按摩头7被往后推时，冲击磁铁711与冲击磁铁712的距离变短，彼此间排斥力增加，即如图6B所示；当按摩头7退到一个位置时，电磁驱动模块5通电触发输出轴2往前击出，即如图6C所示，此时冲击磁铁711与冲击磁铁712的距离更短了，由于两个冲击磁铁711、712间的排斥力与其距离成反比，所以按摩头7受输出轴2的推力在瞬间有大幅度的变化，按摩头7可以对肌肉或骨头达到瞬间冲击的效果，如此并不需弹簧，也不会有输出轴2直接撞击按摩头7的不适。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所要求保护的范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

符号说明

2 输出轴

3 永久磁铁

4 导磁件

5 电磁驱动模块

51 环形线圈架

511 中央通孔

52 线圈

53 定子轭铁

54 电动机外壳

6 控制模块

60 储存单元

7 按摩头

71 缓冲磁组

711,712 冲击磁铁

8 位置传感器

81 传感器

9 调节模块

91 启动键

F1 电磁驱动力

Fp1 第一推力

Fr1 第一拉力

Fr2 第二拉力

Tc1 顿转转矩

D1～D9 电磁驱动力于输出行程中的各位置点

T1～T9 顿转转矩于输出行程中的各位置点。

Claims (10)

1.一种按摩装置，包括：

输出轴；

多个永久磁铁，其设置于该输出轴上，并沿该输出轴的至少局部区域产生径向磁场；以及

电磁驱动模块，其包括至少一个定子轭铁及至少一个线圈，该电磁驱动模块设置于所述多个永久磁铁的径向外侧；

其中，该电磁驱动模块的所述至少一个定子轭铁与该输出轴的所述多个永久磁铁相互作用产生顿转转矩；该电磁驱动模块的所述至少一个线圈受电流驱动形成电磁场，并与所述多个永久磁铁的该径向磁场相互作用以产生电磁驱动力。

2.如权利要求1所述的按摩装置，其中，该输出轴于输出行程的中间点以前，该顿转转矩对该输出轴施予第一推力，而该顿转转矩于该输出行程中间点以后开始反转而对该输出轴施予第一拉力。

3.如权利要求2所述的按摩装置，其中，当该电磁驱动模块的所述至少一个线圈开始受电流驱动时，该输出轴沿轴向往前击出；该输出轴于该输出行程的中间点之后，该顿转转矩对该输出轴施予该第一拉力；于中止输入该电流时，该顿转转矩将该输出轴拉回至静止时位置；当该输出轴被往击出的相反方向推挤移动超过该静止时位置时，该顿转转矩对该输出轴施予该第一推力。

4.如权利要求1所述的按摩装置，其还包括至少一个导磁件，其设置于该输出轴上并将磁铁的磁场导引成径向磁场。

5.如权利要求1所述的按摩装置，其还包括控制模块，该电磁驱动模块电连接至该控制模块；该控制模块通过控制输入该电磁驱动模块的电流频率以调节该电磁驱动力的频率；该控制模块通过控制输入该电磁驱动模块的电流大小以调节该电磁驱动力的大小；该控制模块通过控制输入该电磁驱动模块的电流的时间长短以调节该输出行程的长短。

6.如权利要求5所述的按摩装置，其还包括调节模块，其电连接于该控制模块并适于调节输入该电磁驱动模块的电流大小、电流频率以及输入该电流的时间长短中的至少一者。

7.如权利要求5所述的按摩装置，其还包括至少一个位置传感器，其电连接于该控制模块并适于感测该输出轴的行程位置。

8.如权利要求1所述按摩装置，其中，该电磁驱动模块还包括至少一个环形线圈架，所述至少一个线圈缠绕于所述至少一个环形线圈架并电连接至该控制模块；所述至少一个环形线圈架包括中央通孔，该输出轴穿过该中央通孔。

9.如权利要求1所述的按摩装置，其还包括按摩头及冲击磁组，该按摩头对应于该输出轴的一端；该冲击磁组设置于该按摩头与该输出轴之间；该冲击磁组包括两个分离的冲击磁铁，该两个冲击磁铁中彼此邻近的两端的极性相同。

10.如权利要求1所述的按摩装置，其中，该控制模块包括储存单元，其储存有至少一个应用程序，该控制模块根据所述至少一个应用程序来控制输入至该电磁驱动模块的电流大小、频率以及输入该电流的时间长短中的至少一者。