CN109873550A - 磁性耦合控制装置以及磁性耦合装置 - Google Patents
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Abstract
一种磁性耦合装置，包含一磁性飞轮单元以及一磁性耦合单元，磁性飞轮单元包含一飞轮以及多个第一磁铁，多个第一磁铁设置于飞轮的周缘呈间隔排列以形成一第一环状磁性序列，多个第一磁铁朝向飞轮径向外侧的磁极相同，磁性耦合单元包含一盘体、一转轴、多个第二磁铁以及多个第三磁铁，盘体可转动地设置于飞轮的周缘，转轴设置于盘体的轴心部位，多个第二磁铁以及多个第三磁铁设置于盘体并围绕转轴呈交错排列以共同形成一第二环状磁性序列，第二环状磁性序列磁性耦合于第一环状磁性序列，其中，还可将一可沿飞轮的轴向进行位移的磁阻环框设置于飞轮的周缘以形成一磁性耦合控制装置。
Description
技术领域
本公开有关于一种磁性耦合控制装置以及磁性耦合装置。
背景技术
一般健身器材(例如飞轮车)材所使用的磁控阻力装置，是将一磁控单元可枢摆地设置于飞轮的外缘或是内缘，通过调整磁控单元与飞轮之间的距离，进而调整磁控单元对飞轮所造成的阻力大小，如中国台湾第M512421号专利，是将枢转件设置于飞轮的内缘，并在枢转件上设置磁铁，通过调整枢转件与飞轮的距离进而调整磁阻力，又如中国台湾第M535574号专利，是将磁控单元设置于飞轮外缘，通过踩动踏板带动飞轮转动，进而使磁控单元产生涡电流进而产生磁力，并磁吸飞轮以产生运动所需的阻力。
然而上述通过调整磁性序列与飞轮之间距离进而调整磁阻力的方式，磁阻力与距离的关系为非线性，因此需要非线性调整磁性序列移动的距离才能使得磁阻力为线性表现，或是需要安装一些调整机构于阻力装置内进而使磁阻力与调整机构的位移关系为线性，造成磁控调整方式较为复杂或是提高生产成本的问题。
此外，另一种磁控装置是利用电磁铁为磁控单元并对飞轮产生磁阻力，其中电磁铁需要相当多电量以产生磁力，造成电磁铁有发热情形并且长时间使用会造成高温难以散热，另外由于飞轮为高速转动因此难以测量及控制飞轮的温度，再者，电磁铁温度升高也造成磁性下降，因此需要调整电量以补足磁力，此种利用电磁铁产生磁阻力的磁控方式较为复杂并且精准度较难以控制。
综合上述说明，现有的磁控单元仍有其缺失，而有待改进。
公开内容
从而，本公开的主要目的在于提供一种磁性耦合控制装置，不仅结构较为精准建构，磁阻力控制及调整较为稳定，并且也无现有磁控装置中电磁铁的发热问题，并且该磁性耦合控制装置可将飞轮转动的能量通过磁性耦合的方式输出至其它装置。
该磁性耦合控制装置包含一磁性飞轮单元、一磁阻环框以及一磁性耦合单元，该磁性飞轮单元包含一飞轮以及多个第一磁铁，该飞轮装设于一外部机台，该等第一磁铁设置于该飞轮的周缘并围绕该飞轮轴心部位呈间隔排列以形成一第一环状磁性序列，各该第一磁铁具有朝向该飞轮的轴心的第一磁极以及与第一磁极朝向相反方向的第二磁极，该磁阻环框装设于该外部机台并围绕于该飞轮的周缘，该磁阻环框可沿该飞轮的轴向进行位移，该磁性耦合单元装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该磁性耦合单元包含一盘体、一转轴、多个第二磁铁以及多个第三磁铁，该盘体可转动地装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该盘体的一底面面向各该第一磁铁的第二磁极，该转轴设置于该盘体的轴心部位并可与该盘体进行同步转动，该等第二磁铁以及该等第三磁铁设置于该盘体并围绕该转轴呈交错排列，各该第二磁铁的第一磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极，各该第三磁铁的第二磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极，其中，该等第二磁铁的第一磁极以及该等第三磁铁的第二磁极共同形成一第二环状磁性序列，该第二环状磁性序列磁性耦合于该第一环状磁性序列。
优选地，该磁性耦合控制装置还包含至少三定位杆，该至少三定位杆装设于该外部机台并穿设该磁阻环框，使磁阻环框于该等定位杆上移动并沿该飞轮的轴向进行位移。
优选地，该磁阻环框包含一外环框以及一导电内环框，该导电内环框环设于该外环框的内侧，该三定位杆穿设该外环框，使该外环框于该等定位杆上移动进而带动该导电内环框沿该飞轮的轴向进行位移。
优选地，该导电内环框为铝或铜材质制成。
优选地，二相邻该第一磁铁之间相距一该第一磁铁的宽度。
优选地，该转轴接设一风扇模块、一发电模块或一输出转轴。
从而，当该外部机台驱动该飞轮进行转动时，同步带动该等第一磁铁所构成的第一环状磁性序列进行转动，进而通过磁性耦合带动该第二环状磁性序列、该盘体及该转轴进行转动，配合在该转轴上设置该风扇模块、该发电模块或该输出转轴即可达到散热、发电或是输出至其它装置的功效。
此外，当该磁阻环框沿该飞轮的轴向进行位移时，该磁阻环框会重迭于该飞轮上的该第一环状磁性序列，并随着移动进而形成重迭面积的增减，造成磁阻力大小与该磁阻环框的位移距离呈现线性比例关系，从而达到精准控制该磁性耦合控制装置所提供的阻力的功效。
本公开的另一目的在于提供一种磁性耦合装置，包含一磁性飞轮单元以及一磁性耦合单元，该磁性飞轮单元包含一飞轮以及多个第一磁铁，该飞轮装设于一外部机台，该等第一磁铁设置于该飞轮的周缘并围绕该飞轮轴心部位呈间隔排列以形成一第一环状磁性序列，各该第一磁铁具有朝向该飞轮的轴心的第一磁极以及与第一磁极朝向相反方向的第二磁极，该磁性耦合单元装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该磁性耦合单元包含一盘体、一转轴、多个第二磁铁以及多个第三磁铁，该盘体可转动地装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该盘体的一底面面向各该第一磁铁的第二磁极，该转轴设置于该盘体的轴心部位并可与该盘体进行同步转动，该等第二磁铁以及该等第三磁铁设置于该盘体并围绕该转轴呈交错排列，各该第二磁铁的第一磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极，各该第三磁铁的第二磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极，其中，该等第二磁铁的第一磁极以及该等第三磁铁的第二磁极共同形成一第二环状磁性序列，该第二环状磁性序列磁性耦合于该第一环状磁性序列。
优选地，二相邻该第一磁铁之间相距一该第一磁铁的宽度。
优选地，该转轴接设一风扇模块、一发电模块或一输出转轴。
从而，当该外部机台驱动该飞轮进行转动时，同步带动该等第一磁铁所构成的第一环状磁性序列进行转动，进而通过磁性耦合带动该第二环状磁性序列、该盘体及该转轴进行转动，配合在该转轴上设置该风扇模块、该发电模块或该输出转轴即可达到散热、发电或是输出至其它装置的功效。
有关本公开所提供的详细构造、特点，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本领域技术人员应能了解，该等详细说明以及实施本公开所列举的特定实施例，仅是用于说明本公开，并非用以限制本公开的专利申请范围。
附图说明
图1为本公开一优选实施例的立体图，显示磁性耦合控制装置安装于外部机台的态样。
图2～3为本公开一优选实施例的立体图，显示磁阻环框沿飞轮轴向移动的动作状况。
图4为本公开一优选实施例的部分分解图，显示磁性耦合单元与第一环状磁性序列的位置关系。
图5～7为第一环状磁性序列带动磁性耦合单元的示意图。
图8为第二环状磁性序列与第一环状磁性序列的示意图。
图9为本公开所提供磁性耦合装置的立体图。
【符号说明】
10磁性耦合控制装置 10’磁性耦合装置 1外部机台
20磁性飞轮单元 30磁阻环框 40磁性耦合单元
22飞轮 24第一磁铁
25轴套 27轴杆 28传动带
29转轮 242、462第一磁极 244、482第二磁极
D预定距离 36定位杆 32外环框
34导电内环框 42盘体 44转轴
46第二磁铁 48第三磁铁 422底面
424顶面 50风扇模块 426嵌孔
39第一环状磁性序列 49第二环状磁性序列
具体实施方式
本公开所提供的磁性耦合控制装置10，用以安装于一外部机台1，优选地，外部机台1为运动健身器材，于本优选实施例中外部机台1为健身车，于其它优选实施例中则不以此为限，磁性耦合控制装置10包含一磁性飞轮单元20、一磁阻环框30以及一磁性耦合单元40。
请参考图1～3，磁性飞轮单元20包含一飞轮22以及多个第一磁铁24，飞轮22呈圆盘状，飞轮22装设于外部机台1，更进一步来说，飞轮22轴心部位设有一轴套25以及一轴杆27，轴套25同轴设置于飞轮22的轴心部位并可与飞轮22进行同步旋转，轴杆27同轴穿设轴套25及飞轮22并装设于外部机台1，进而使飞轮22可于外部机台1上进行旋转，其中，轴套25于本优选实施例中连接一传动带28，传动带28又连接一设置于外部机台1上的转轮29，转轮29安装曲柄踏板(图中未示)，当踩踏踏板使转轮29转动时，同步带动传动带28进而驱动轴套25及飞轮22进行旋转。
多个第一磁铁24为永久磁铁，其中，各第一磁铁24具有朝向相反方向的一第一磁极242以及一第二磁极244，多个第一磁铁24设置于飞轮22的周缘并围绕飞轮22的轴心部位呈间隔排列以形成一第一环状磁性序列39，更进一步来说，于本优选实施例中，多个第一磁铁24设置于飞轮22的外缘并围绕飞轮22的轴心部位呈间隔排列，于其他优选实施例中，多个第一磁铁24也可直接设置于飞轮22的环状侧面并围绕飞轮22的轴心部位呈间隔排列，各第一磁铁24的第一磁极242朝向飞轮22的轴心(轴向)，各第一磁铁24的第二磁极244朝向飞轮22的径向外侧，其中，第一磁极242及第二磁极244分别为S极及N极，或是分别为N极及S极。此外，相邻二第一磁铁24之间相距一预定距离D。
磁阻环框30装设于该外部机台1并围绕于飞轮22的周缘，并可沿飞轮22的轴向进行位移，更进一步来说，磁性耦合控制装置10还包含至少三定位杆36，至少三定位杆36平行于飞轮22的轴向并装设于外部机台1且穿设磁阻环框30，使磁阻环框30于三定位杆36上移动并沿飞轮22的轴向进行位移，在更进一步来说，磁阻环框30包含一外环框32以及一导电内环框34，导电内环框34环设于外环框32的内侧，三定位杆36穿设外环框32，使外环框32于三定位杆36上移动进而带动导电内环框34沿飞轮22的轴向进行位移，其中，导电内环框34为铝、铜或银等导电性较好的材料制成。因此，请参考图2～3，当磁阻环框30沿飞轮22的轴向进行位移时，导电内环框34会重迭并覆盖飞轮22上由多个第一磁铁24所构成的第一环状磁性序列39，并对飞轮22造成磁阻力进而提供使用者踩踏飞轮22所需的阻力，此外，随着磁阻环框30移动进而形成导电内环框34与第一环状磁性序列39重迭面积的增减，所造成磁阻力大小与磁阻环框30的位移距离呈现线性比例关系，从而达到精准控制磁性耦合控制装置10所提供的阻力的功效。
请参考图4，磁性耦合单元40装设于外部机台1并位于飞轮22的周缘，磁性耦合单元40包含一盘体42、一转轴44、多个第二磁铁46以及多个第三磁铁48，盘体42可转动地装设于外部机台1并位于飞轮22的周缘，盘体42具有相对的一底面422以及一顶面424，盘体42的底面422面向各第一磁铁24的第二磁极244，转轴44设置于盘体42的轴心部位并可与盘体42进行同步转动，于本优选实施例中，转轴44可接设一风扇模块50、一发电模块(图中未示)或是一输出转轴(图中未示)，进而达到散热、发电或是将动力输出至其它装置的功效，多个第二磁铁46及多个第三磁铁48于本优选实施例中为永久磁铁，并且数量分别为三个，多个第二磁铁46以及多个第三磁铁48设置于盘体42并围绕转轴44呈交错排列，更进一步来说，盘体42上穿设多个嵌孔426，多个嵌孔426围绕转轴44呈环状排列，多个嵌孔426用以嵌设多个第二磁铁46以及多个第三磁铁48，其中，各第二磁铁46具有一朝向第一磁铁24的第二磁极244的第一磁极462，各第三磁铁48具有一朝向第一磁铁24的第二磁极244的第二磁极482，值得一提的是，第一磁极462的极性与第二磁极244的极性相异，分别为N极与S极，或是分别为S极与N极，进而使第一磁铁24可与第二磁铁46相吸，第二磁极482的极性与第二磁极244的极性相同，均为S极或是均为N极，进而使第一磁铁24与第三磁铁48相斥。
其中，请参考图8，多个第二磁铁46与多个第三磁铁48共同形成一第二环状磁性序列49，第二环状磁性序列49利用球带面耦合方式(sphere zone coupling mean)磁性耦合于第一环状磁性序列39，更进一步来说，请参考美国第US20140015362号专利说明书段落0031、0032、0035以及图式第1、4图，其利用球带面耦合手段(sphere zone coupling mean)将同球心不同轴向的二磁性数组相互耦合，并在二磁性数组之间形成一间隙，由于二磁性数组均由彼此相邻且相异磁极的磁铁构成，因此一旋转体转动时即可利用磁力作用带动另一旋转体进行转动，而本案中第二环状磁性序列49与各第一磁铁24的非接触球带面耦合方式等同于上述美国第US20140015362号专利中同球心不同轴向的二磁性数组的磁性耦合方式，差异仅在于第二环状磁性序列49由相同磁极所构成，因此本公开中第二环状磁性序列49与第一环状磁性序列39具有较大的耦合面积以产生较大的耦合磁力。
此外，两个相邻第一磁铁24相距的预定距离D等同于一第一磁铁24的宽度。
请参考图5～7，显示飞轮22带动磁性耦合单元40的动作状态，首先请参考图5，当飞轮22转动时，会带动多个第一磁铁24进行转动，此时一第一磁铁24的第二磁极244会吸引一第二磁铁46的第一磁极462，请接着参考图6，随着飞轮22的转动，第一磁铁24的第二磁极244会带动第二磁铁46的第一磁极462沿第一磁铁24的动作路径移动，此时两个第一磁铁24的磁斥力会使得第三磁铁48位于两个第一磁铁24之间，请接着参考图7，随着飞轮22的转动，第三磁铁48被二第一磁铁24的磁斥力带动并沿第一磁铁24的动作路径移动，而第一磁铁24吸引并带动第二磁铁46沿第一磁铁24的动作路径移动，重复上述循环，即可达到通过飞轮22的转动进而驱动盘体42及转轴44转动的目的。
而由于两个相邻第一磁铁24相距一预定距离D，因此第三磁铁48可稳定地被保持在二相邻第一磁铁24之间，进而使盘体42及转轴44的转动较为顺畅。
综合上述说明，当外部机台1驱动飞轮22进行转动时，同步带动多个第一磁铁24进行转动，进而利用磁斥力及磁吸力使各第二磁铁46、各第三磁铁48、盘体42及转轴44进行转动，配合在转轴44上设置风扇模块50、发电模块或输出转轴，即可达到发散磁性耦合控制装置10所产生热量，产生电力或是将飞轮22转动能量输出至其它外部装置的功效。
此外，当磁阻环框30沿飞轮22的轴向进行位移时，导电内环框34会重迭于飞轮22上的第一环状磁性序列39，并随着移动进而形成重迭面积的增减，造成磁阻力大小与磁阻环框30的位移距离呈现线性比例关系，从而达到精准控制磁性耦合控制装置10所提供的阻力的功效。
请参考图9，于本公开另一优选实施例中，提供一种磁性耦合装置10’，其与磁性耦合控制装置10的差异在于磁性耦合装置10’并不包含如上述的磁阻环框30，单纯利用磁性飞轮单元20磁性耦合于磁性耦合单元40，因此当外部机台1驱动飞轮22进行转动时，同步带动多个第一磁铁24进行转动，进而利用磁斥力及磁吸力使各第二磁铁46、各第三磁铁48、盘体42及转轴44进行转动，配合在转轴44上设置风扇模块50、发电模块或输出转轴，即可达到发散磁性控制装置10’所产生热量，产生电力或是将飞轮22转动能量输出至其它外部装置的功效。
最后必须再次说明，前述实施例中所公开的构成组件，以及第二磁极244、第一磁极462、第二磁极482的极性仅为举例说明，并非用来限制本案的范围，极性的调换或是其他等效组件的替代或变化，也应为本案的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种磁性耦合控制装置，包含：
一磁性飞轮单元，包含一飞轮以及多个第一磁铁，该飞轮装设于一外部机台，该等第一磁铁设置于该飞轮的周缘并围绕该飞轮轴心部位呈间隔排列以形成一第一环状磁性序列，各该第一磁铁具有朝向该飞轮的轴心的第一磁极以及与第一磁极朝向相反方向的第二磁极；
一磁阻环框，装设于该外部机台并围绕于该飞轮的周缘，该磁阻环框可沿该飞轮的轴向进行位移；以及
一磁性耦合单元，装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该磁性耦合单元包含一盘体、一转轴、多个第二磁铁以及多个第三磁铁，该盘体可转动地装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该盘体的一底面面向各该第一磁铁的第二磁极，该转轴设置于该盘体的轴心部位并可与该盘体进行同步转动，该等第二磁铁以及该等第三磁铁设置于该盘体并围绕该转轴呈交错排列，各该第二磁铁的第一磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极，各该第三磁铁的第二磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极；
其中，该等第二磁铁的第一磁极以及该等第三磁铁的第二磁极共同形成一第二环状磁性序列，该第二环状磁性序列磁性耦合于该第一环状磁性序列。
2.如权利要求1所述磁性耦合控制装置，还包含至少三定位杆，该至少三定位杆装设于该外部机台并穿设该磁阻环框，使磁阻环框于该等定位杆上移动并沿该飞轮的轴向进行位移。
3.如权利要求2所述磁性耦合控制装置，该磁阻环框包含一外环框以及一导电内环框，该导电内环框环设于该外环框的内侧，该三定位杆穿设该外环框，使该外环框于该等定位杆上移动进而带动该导电内环框沿该飞轮的轴向进行位移。
4.如权利要求3所述磁性耦合控制装置，该导电内环框为铝或铜材质制成。
5.如权利要求1所述磁性耦合控制装置，二相邻该第一磁铁之间相距一该第一磁铁的宽度。
6.如权利要求1所述磁性耦合控制装置，该转轴接设一风扇模块、一发电模块或一输出转轴。
7.一种磁性耦合装置，包含：
一磁性飞轮单元，包含一飞轮以及多个第一磁铁，该飞轮装设于一外部机台，该等第一磁铁设置于该飞轮的周缘并围绕该飞轮轴心部位呈间隔排列以形成一第一环状磁性序列，各该第一磁铁具有朝向该飞轮的轴心的第一磁极以及与第一磁极朝向相反方向的第二磁极；以及
一磁性耦合单元，装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该磁性耦合单元包含一盘体、一转轴、多个第二磁铁以及多个第三磁铁，该盘体可转动地装设于该外部机台并位于该飞轮的周缘，该盘体的一底面面向各该第一磁铁的第二磁极，该转轴设置于该盘体的轴心部位并可与该盘体进行同步转动，该等第二磁铁以及该等第三磁铁设置于该盘体并围绕该转轴呈交错排列，各该第二磁铁的第一磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极，各该第三磁铁的第二磁极朝向各该第一磁铁的第二磁极；
其中，该等第二磁铁的第一磁极以及该等第三磁铁的第二磁极共同形成一第二环状磁性序列，该第二环状磁性序列磁性耦合于该第一环状磁性序列。
8.如权利要求7所述磁性耦合装置，二相邻该第一磁铁之间相距一该第一磁铁的宽度。
9.如权利要求7所述磁性耦合装置，该转轴接设一风扇模块、一发电模块或一输出转轴。
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