JPS6285668A - スポ−ツトレ−ニング用装置のための電磁ブレ−キ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 エルゴメータは自転重金のように作動さｎるスタンド型
の定直の器具であって、自転車の後輪の代りにフライホ
イールを有していて、該フライホイールがペダル式駆動
機構を介して駆動される。上記フライホイールに作用す
る調節可能なブレーキ装置は、ペダル式駆動機構の駆動
力に抗する抵抗力を規足する。エルがメータは純然たる
トレーニング用装置として構成することもできるが、し
かしまたトレーニングを行なう人の、ペダルを踏込むさ
いに生じる力、場合によっては医療的測定データを計測
する測定装置に接続して用いられるように構成すること
も可能である。

間車なエルゴメータでは、ブレーキ装置は磯械式摩ｊＭ
ブレーギ、例えばプ１／−キバンド又はロール型ズレー
キとして構成さｎている。（〜かも機熾式摩俸ブレ゛−
キは苧札し易い。

さらに、フラ・ｆホイールにうず′電流ブレーキを所７
萬させることが公知になっている。このようｌうず電流
ブレーキはその２１体とし５ては摩５耗全生じない。し
かし公知のうず電流ブレーキにはｍ力を床等にある配電
網から供給し、なければならない、っこのような配電網
とは無関係に作動される公知のうず電流ブレーキにおい
ては制動力を調節するため永久磁石の位負を機械的に変
化させなければならない。

用 本発明の課題は、スポー　ツトレーニング掻装４、殊に
エルゴメータのための電磁ブレーキ装置を改良して、そ
の制動力が電気的に調節可能であり、かつ外部電源から
のＩ８１；を必要とすることなし作動されるようにする
ことにある。かつｌだ核ブレーキ装置全簡単に構成する
ことができるようにすることにある。

本発明による′ｍ磁ブレーキ装波はステータ及び該ステ
ータに対して相χ寸旧に回転用１、豫金中七・に回転Ｄ
Ｉ能なロータゲ七１２でいる。ステー　タ及びロータは
それぞ、ｌ″ＬＬ多寥心回路金有して、お・す、これら
は１つの磁束回局金形成す、乙。該Ｖｋ心回路にはコイ
ルがノヲ■属し、てＰ！２、これらのコイルの一方の一
コイルは励磁コイル吉１−１て、加力のコイルは発電機
コイルと１−７て構成されている１、励磁コイルの鉄心
回路は残留磁気性の鉄心回路であって、従ってロータ及
びステータの相対的回転のさい発電機コイ刀−中に初期
電圧が誘導される６、励磁コイルはスリツノリソグ装置
＾：を介して発電機コイルに接続されており、かつ発電
機コイルから生１′：、る電流を介１．て励磁される。

電気的な制御装置、もつとも簡単な形と１２．ではポテ
ンシオメータ、有利に０、しかし電流調整回路として構
成さｉｌている制御装置は、励磁コイルに供給された電
流の調整金ｉｉＪ能にする。発電機コイルの鉄心回路に
はさらに短絡コイルが所属している。励磁コイルの、制
御装置を介して可変の磁、′ｌ′ｉｔは矩、硲コイル中
に短絡電流、金１透導し、これにより、励磁電流に比例
する別励モーメントｒ生せしめる。

本発明の有オリな一実画、態様によれば、励磁コイル２
有する、残留磁気性の鉄心回路はランドルボール−鉄心
回路若しくはクロルボール−鉄心回路として構成されて
いる。この場合励磁コイルは回転＠蕨Ｋ　ｘ：１　！、
て同心旧なりイルであジ、こ７′ＬＫ対してクローポー
ル−鉄心回路は、コイルに対して同心的な、残留磁気性
の、硬磁性鋼、殊ＫＣ−５５より成るヨーク・Ｗを含ん
でおり、板 その幅方同端面にはリング円茂形のクローポール支持体
が空隙なしに接続している。クローポール支持体は軸方
向で互いに突出したクローポールを有し、該クローポー
ルは、周方向で交りに位置しておジ、従って励磁コイル
の１７１−流励磁１でもかかわらず、周方向で交番する
多極の磁界を生せしめる。

発電衆コイルの鉄心回路はクローポ−ルに対して半径方
向で向き合っている憧及び該惟に所揃するコイルｔＭし
ている。発電機コイルにはルーフ°さき紛ｄ：用いるこ
とができるが波巻きｌ濯であるのが有−＋りである。短
、脩−コイルに２いても波巻き巌で用いるのが有（１１
である１、短絡コイルはしかし、２つの短絡リングの間
に砥びている導体又はロンド金刊するかご形巷ν線とし
て構成することもｉ］′能である。

木登＋１３の有利な一実施態様によれば、ステータはロ
ータの一″４；径方向内側に配置斜７、ておジ、かつス
テータ鉄心回路の軸方向側力にラジアルファン羽根を支
持している。、クローポール−鉄ノし・回路は１スー　
　タとステータとの曲に軸方向通路を形成し、でおり、
該通路１．づ：、ロータ及びステータの十分な冷却をう
るためラジアルファンに接続している。半径方向外側に
あるロー　タが発電機コイル及び短、絡コイ／Ｌ−を支
持していで、これにより制動熱の放出が一層改善される
ようにするのが有利である。

制御装置が口〜・夕と１つの構造ユニットを構成し、さ
らにスリップリング装置道に所属するブラシを支持して
いるようにするのが有利である。

このような傳成形式によれば全体として１つのコンパク
トな構造ユニットかえられる。

本発明によるブレーキ装置はたんにエルゴメータに使用
されるばかジでなく、例えば１褪トレーニング用器具等
のトレーニング用装宜一般に使用することができる。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図の電磁ブレーキ装置は＠１に回転不能にはめ込ま
れたステータ３と、軸受５．γによシ軸１に回転可能に
支承されたロータ９を有している。軸１はトレーニング
装置、例えばエルゴメータのボーク１１内に固定されて
おり、ステータ３を回転不能にホーク１１に保持してい
る。ロータ９には駆動チェーン又は駆動歯付きベルト用
の駆動スプロケット１３が固定されておジ、該スプロケ
ット１３を介してペダル、駆動機構又はその類似物から
ロータ９は不動のステータ３に対して相対的に回転せし
められる。

ステータ３はクローポールホイールとして傳成されてお
り、その鉄心回路は軸１を取り囲んでいる不動のヨーク
管１５及び収ヨーク冒の軸方向両側にあるクローポール
支持体１７．１９を有している。クローポール支持体１
γ、１９はリング円板形であって、ヨーク管１５の側方
向端面にを隙なしに接続している。クローポール支持体
１７．１９はその外周に、周方「司でそれぞれ互いにず
らされている多数のクローポール２１．２３’ｅ有して
いる。両方のクローポール支持体１７．１９のクローポ
ール２１．２３はヨーク管１５の軸方向で向かいあって
いる側から互いに対向する方向に突出しておジ、この場
合クローポールは軸方向で互いに重なりあっておジ、か
つほぼヨーク管１５の軸方向全長に互って延びている。

ステータ３の周方向でみて、クローポール２１．２３は
互い違いに位置している。ヨーク管１５は残留磁気性の
鋼、例えば鋼Ｃ−３５より成る。クローポール２１．２
３によって制限されている室内には励磁コイル２５がｍ
ｉに対して同軸的に配置さｎている。

励磁コイル２５はヨーク管１５を取！ｌｌ囲んでいて、
直流電流で励磁されるとクローポール支持体１７．１９
に直流磁界を生じ、これはクローポール２１．２３ｒａ
’ｌにおいて周方向で局部的に変化する。

ロータ９は軸受５．γに支承・された２つの支承フラン
ジ２７．２９間に薄板よジなるヨークリング３１を有し
ておジ、これはステータ３に接近して、しかし接触する
ことなくこれを取ジ囲んでいる。ヨークリング３１はそ
の内周に多数の軸方向に延びている膚３３を何しておジ
、これらは周方向でみてそれらの間に極３５を形成して
いる。ロータ９の極３５はクローポール２１．２３に対
して半径方向で向かいあっている。ロータ９の極数はス
テータ３の極数の歪数倍である。溝３３内には発電機コ
イル３９のコイル導体３１が延びており、該発電機コイ
ル３９内では励磁コイル２５により生じた磁界がロータ
９の回転のさいに交流電圧を誘導する。

発電機；イル３９のリード椋は２つのリング状に閉じた
スリップリング４１に−ｙ絖されており、該スリップリ
ング４１にはブラシ４５，４γが弾力的に当て付けられ
ている。

ブラシ４５．４１には電流調整回路４９が接続しており
、該回路は発？１：ｍ：フイル３９からロータ９の回転
のさいに生ぜしめられる交流電圧を詳細には図示されて
いｌＩ／′１贅尤回路５１で整流し、従来の電流？４螢
回路を介しで励磁コイル２５の、符号５３で示されてい
る接続部に、調節可能な振幅を有する直流として供給す
る。励磁直流の振幅は可変抵抗として製作された、電流
調整回路４９の目標値発生器５５で調整される。

ロータ９のヨークリング３１はさらに、ステータ３の磁
界が通る短絡コイル５１を支持している。短絡コイル５
１は溝３３内に挿入さｎた導体５９を有し、該導体５９
は薄板リング６１゜６３によＴ）ｙ８部で互いに接続さ
れている。ブレーキ装置の製作に２いて、磁化された、
残留磁気性のヨークｆ１５は発電機コイル３９に初期起
磁力を生じさせ、該初期起磁力はロータ９の同転のさい
に外部電源とは無関係にＨノ磁コイル２５の籾期励磁金
生ぜし７め、該励磁は次いで発′２４憎コイル３９から
給電さｎた励磁コ１ル２５のフィートノぐツク効果によ
ジ月標値発生器５５に設定された１直にまで鍋められる
。発電機コイル３９の起磁力に相ｊ芯して、短絡コイル
３９の起磁力、ひいてはまた、ロータ９の回転に逆向き
に作用する制動モーメントも増大する。この制動モーメ
ントは励磁コイル２５の励磁電流にほぼ比例しており、
従ってまた目標値発生器５５で稠聚することができる。

この場合、電流調整回路４９の作動電圧もまた発電機；
イル３９によって生ぜしめられるため、外部電源を必要
としない。

短絡コイル５７は制動モーメントを電磁的な手段で生ぜ
しめる。それというのは該短絡コイル５γは励磁コイル
２５の磁界とは逆向きに作用する反対磁界を生ぜしめる
からである。短絡コイル５γは有利には良好な＄１を性
を有する材料、例えば鋼又はアルミニュームから成って
いる１、短絡コイル５γの惨敗は発４世コイル３９の極
数と異なっていることができる。

第２図はブレーキ装置の別の一実施例を示す。

同じ作用を有する部分には第１図の符号にａを付した符
号が用いられてい６゜この場合符号１〜４９．５３．５
７及び５９を有する部分は同一である。部分５１．５５
は第２図には図示されて框いないが存在する。

第２図のプ１ノーキ装置ｔはやはリフローボールホイー
ルとして製作されたステータ３ａｔ有し、そのクローポ
ール−鉄心回路は残留磁気性のヨークＷ１５Ｉ５及び２
つの、軸方向で空隙なしに接続しているクローポール支
持体１γａ、１９ａ並びに励磁コイル２５ａを有してい
る。ヨーク管１５ａ及びクローポール支持体１７ａ。

１９ａは＠１ａのぎざ溝付き区分Ｓ５に押しはめられて
いる。区分ｂ５は軸方間で両側に続いている範囲よりも
大きな直径を有しており、ロータ９ａ全支持する軸受５
ａ　、７ａを軸方向で固定している。ロータ９ａは薄板
より成る、旬方同薄３３ａによって惨３ｂａに分ＮＵさ
ｎたヨークリング３１ａｔ’ｈしている。ヨークリング
３ｉ＆の薄板群はリベットｌｊ７により１つのユニット
に１とめられている。ロータ９ａの支承フランジ２７ａ
、２９ａはその外周にエルゴメータのフライホイール用
の束内面６９．７１を鳴しており、該フライホイールは
支Ｘフランジ２γａの固定フランジγ３に固定すること
がでさる。ねじγ５ぼヨークリング３１ａ及び支承フラ
ンジ之γａを１つのユニットに結合している。

第１図のループ巻き藏として形成さｎた発電機コイル３
９と異なって、第２図の発電機コイル３９ａｆｌ波巻ｈ
ｉして形成されている。短軸コイル５７ａもやはり波巻
き巌として形成さｎていて、第６図の巻キ綴パターンに
相応して発電機コイル３９ａと共にヨークリング３１ａ
（：’）＠３３ａ内に挿入さｎている。図示の実適例に
おいてはヨークリング３１ａは、ステータ３ａが１２の
クローボー、ＴＩ／を有する場合に２４０極を有してい
る。コイル３９ａ及びコイル５γａばそｎぞれ１り３き
の冑内に３．量コイル巻き樟の形で押入されている。コ
イル始端はＡ　、　Ｂ。

Ｃで示されており、コイル終端はＸ、Ｙ、Ｚで示さｎて
いる。それでれ後ろに付されている符号１はｉｆ数奇目
の溝を示し、２は１＾故蓋目り溝を示している。導体は
コイル列順序Ａ−Ｂ−Ｃで冑３３　ａ　Ｐ”ｈに弾入さ
れている。発電機コイル３９　ａｉ′ｉ：ｒイル形式Ｂ
１−Ｙｌ−Ｂ２−Ｙ２を含んでいる。４つの短絡コイル
ＡＩ−ＺＴ、Ｃｌ−Ｘ１　、Ａ２−Ｚ２．Ｃ２−Ｘ２が
存在している。各ｍＭコイルの始端及び終端は、第６図
から分かるように、互いに接続されている。上記の形式
のコイルはロータの回転角度とは無関係に比較的均一の
制動モー　メントを生じさせる。

ステータ３ａのクロルボール２１ａ、２３ａは励磁コイ
ル２５ａとヨークリング３１ａの内周との間に軸方向に
嬌びる換気通路７７を形成している。

支＄７　’ｙ：／’）　２７　ａが多数の軸方向孔７９
を有しているのに対して、支承フランジ２９ａは多数の
周方向に分配されたラジアルファン羽根８１勿Ｍしてお
り、こねらは、支承フランジ２９ａの半径万同切り欠き
七介して通路７７に法統している。ラジアルファン羽根
８１にロータ９ａの回転のさいに支承フランジｚ？ａ＋
２９ａとヨークリング３１ａとによって形成されたケー
シング中に軸方向空気流を生じさせる。

！Ｍ１ａＶｃば、ラジアルファン羽根ｄ１を有する支承
フランジ２９ａＫ隣接してカバー８３が取付けられて３
ジ、これは回路薄板８５を取り囲んでいる。回路薄板８
５は電流調整回路４９ａの傳成エレメント屈びにプラン
４５ａ、４１ａを支持している。ブラシ４５ａ、ｑγａ
に所属するスリップリング４１　ａｙ　４３　ａはプリ
ント回路技術で薄板リング８１上に設けられておジ、こ
の薄板リングは支承リング２９ａに、例えばリベット止
めにより、固定されている。発電機コイル３９ａのリー
ド標は支承フランジ２９ａの孔を通して外部へ導かｎて
いてスリップリングｑｌａ、４３ａＫ＊枕さｎている。

励４Ｂ　＝’イル２５ａのリード称り　３　ａは＠１ａ
の１つの軸方同竹内を＠受け７ａの下側を通って轡かｎ
て回ｗｒ等板８５に達している。ブレーキ装置は従って
全体として外部′ＮＬ源とは無関係に作動可動なコンパ
クトな１つのユニットを形成する。制動モーメン）ｔｙ
４節することができる目標値発生器は固有のフードを介
して回路薄板８５に接続することができかつ傑作し易い
個所に配置しておくことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はトレーニ
ング装置、殊にエルゴメータ用のブレーキ装置の一実施
例の部分円な軸方向＠面略示図、第２図は第１図とは異
なる別の一実施例のブレーキ装置の軸方向断面図、第６
図は第２のブレーキ装置のロータ巻線の侭続儒或図であ
る。 １．１ａ・・・軸、３，３ａ・・・ステータ、９．９ａ
・・・ロータ、１５．１５ａ・・・ヨーク管、１７．１
７ａ・・クローメール支持体、１９．１９ａ・・・クロ
ーポール支持体、２１．２１ａ・・クローポール、 ２２．２２ａ・・・クローポール、 ２５．２５ａ・・励磁コイル、 ３１・・・ヨークリング、 ３９．３９８−・発Ｔ！Ｌ機ｒイル、 ４９．４９ａ・・電流調整回路、 ５７．５７ａ・・・短絡コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スポーツトレーニング用装置のための電磁ブレーキ
   装置において、 （イ）ステータ（３）及び該ステータに対して相対的に
   、回転軸線を中心にして回転可能なロータ（９）を有し
   ており、上記ステータ（３）及びロータ（９）がそれぞ
   れ多極の鉄心回路（１５、１７、１９、３１）を有して
   いて、これらの鉄心回路が１つの磁束回路を形成してお
   り、かつこの場合鉄心回路（１５、１７、１９）の一方
   が残留磁気性の鉄心回路であり、 （ロ）鉄心回路（１５、１７、１９、３１）に所属する
   コイル（２５、３９）を有しており、上記コイルのうち
   、残留磁気性の鉄心回路 （１５、１７、１９）に所属する方のコイルが励磁コイ
   ル（２５）として、他方のコイルが発電機コイル（３９
   ）として、構成されており、 （ハ）スリップリング装置（４１、４３）を有しており
   、該スリップリング装置を介して、励磁コイル（２５）
   が発電機コイル（３９）に接続されており、 （ニ）発電機コイル（３９）の鉄心回路（３１）に所属
   する短絡コイル（５７）を有しており、（ホ）発電機コ
   イル（３９）から励磁コイル（２５）に供給される電流
   の大きさを調節するための制御装置（４９）を有してい
   ることを特徴とする、スポーツトレーニング用装置のた
   めの電磁ブレーキ装置。 ２、励磁コイルが、回転軸（１）に対して同心的の励磁
   コイル（２５）として、かつ残留磁気性の鉄心回路がク
   ローポール−鉄心回路 （１５、１７、１９）として、構成されており、上記ク
   ローポール鉄心回路は、励磁コイル（２５）の軸方向で
   互いに向かい合つている側から軸方向で互いに突出し、
   周方向で互いに交互に位置するクローポール（２１、 ２３）を有しており、かつ発電機コイル（３９）の鉄心
   回路（３１）が、クローポール（２１、２３）に対して
   半径方向で対向して位置する極（３５）を有する軟鉄−
   ヨークリング（３１）を有し、かつ発電機コイル（３９
   ）が上記極（３５）に所属する少なくとも１つのコイル
   を有している、特許請求の範囲第１項記載の電磁ブレー
   キ装置。 ３、軟鉄−ヨークリング（３１）が残留磁気性鉄心回路
   （１５、１７、１９）を取囲んでおり、かつ半径方向内
   側へ突出した極（３５）を有している、特許請求の範囲
   第２項記載の電磁ブレーキ装置。 ４、軟鉄−ヨークリング（３１）が極（３５）を形成す
   るために軸方向に延びている溝（３３）を有しており、
   該溝内に、発電機コイル（３９）の導体（３１、３９）
   及び短絡コイル（５７）が挿入されている、特許請求の
   範囲第６項 記載の電磁ブレーキ装置。 ５、発電機コイル（３９ａ）及び短絡コイル（５７ａ）
   が波形巻き線コイルとして形成されている、特許請求の
   範囲第４項記載の電磁ブレーキ装置。 ６、短絡コイル（５７）が鉄心回路（３１）の軸方向両
   側に短絡−薄板リング（６１、６３）を有しており、該
   短絡−薄板リングが溝（３３）内に延びている導体（５
   ９）により互いに接続されている、特許請求の範囲第４
   項記載の電磁ブレーキ装置。 ７、ロータ（９ａ）が発電機コイル（３９ａ）及び、軟
   鉄−ヨークリング（３１ａ）の軸方向で側方にラジアル
   ファン羽根（８１）を支持している、特許請求の範囲第
   ６項記載の電磁ブレーキ装置。 ８、発電機−鉄心回路（３１）の極数が励磁器−鉄心回
   路（１５、１７、１９）の極数の整数倍に等しい、特許
   請求の範囲第１項から第７項までのいづれか１項記載の
   電磁ブレーキ装置。 ９、スリップリング装置が２つのリング状の、閉じたス
   リップ軌道（４１、４３）を有しており）かつ制御装置
   （４９）が整流器段（５１）を介して発電機コイル（３
   ９）に接続されている、特許請求の範囲第１項から第８
   項までのいづれか１項記載の電磁ブレーキ装置。 １０、制御装置（４９）が直流−調整回路として構成さ
   れている、特許請求の範囲第９項記載の電磁ブレーキ装
   置。 １１、ステータ（８ａ）がトレーニング用装置に取り付
   けられる軸（１ａ）を有しており、かつ制御装置（４９
   ａ）が、ステーター鉄心回路（１５ａ、１７ａ、１９ａ
   ）の軸方向側方において軸（１ａ）に取り付けられた、
   制御装置（４９ａ）の構成エレメントを有する回路薄板
   （８５）を含んでいる、特許請求の範囲第１項から第１
   ０項までのいづれか１項記載の電磁ブレーキ装置。 １２、回路薄板（８５）が、スリップリング装置（４１
   ａ、４３ａ）に所属するブラシ（４５ａ、４１ａ）を支
   持している、特許請求の範囲第１１項記載の電磁ブレー
   キ装置。