KR100944809B1 - Exercising apparatus with improved perfermance for controlling exercise-load - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 운동부하 제어성능이 향상된 운동장치가 개시된다. 개시된 운동장치는 사용자의 운동이 전달되어 공 회전되는 플라이휠(flywheel)을 포함하는 운동기구부와, 플라이휠의 회전을 입력으로 하고, 전기적인 에너지를 출력하도록 BLDC(Brushless Direct Current)형 발전기를 포함하여 이루어지는 전원 발전부와, 전원 발전부에서 회전속도에 비례하여 출력되는 출력전압으로부터 일정한 폭의 펄스전압을 부하저항(loader) 측으로 공급하는 PWM 제어부를 포함한다. Disclosed is an exercise device having improved exercise load control performance. The disclosed exercise apparatus includes a power mechanism unit including a flywheel in which a user's movement is transmitted and idle, and a BLDC (Brushless Direct Current) type generator for inputting rotation of the flywheel and outputting electrical energy. It includes a power generation unit and a PWM control unit for supplying a pulse voltage of a predetermined width to the load resistor (loader) from the output voltage output in proportion to the rotational speed from the power generation unit.

본 발명에 의하면, 운동속도를 가변적으로 변화시키더라도 사전에 설정된 균일한 운동부하가 그대로 유지될 수 있는 운동장치가 제공된다. According to the present invention, even if the movement speed is variably changed, there is provided an exercise device that can maintain a predetermined uniform exercise load as it is.

Description

운동부하 제어성능이 향상된 운동장치{Exercising apparatus with improved perfermance for controlling exercise-load}Exercising apparatus with improved perfermance for controlling exercise-load}

본 발명은 운동부하 제어성능이 향상된 운동장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 운동속도를 가변적으로 변화시키더라도 사전에 설정된 균일한 운동부하가 그대로 유지될 수 있는 운동장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exercise device with improved exercise load control performance. More particularly, the present invention relates to an exercise device in which a uniform exercise load set in advance can be maintained as it is even when the exercise speed is variably changed.

통상, 자가발전을 이용하여 디스플레이 기능을 구현하는 운동장치는 사용자의 운동에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 메커니즘으로서 발전기를 구비하게 된다. 본 발명에 관계되는 운동장치에서는 사용자의 운동으로 발전기의 회전축을 회전 구동시키는 한편, 역으로 발전기에서 제공되는 회전저항을 통하여 사용자에게 운동부하를 제공하게 된다. 예를 들어, 사용자는 사이클 페달을 이용하여 발전기의 회전축을 구동시키게 되며, 강제적인 페달 회전에 저항하여 이를 억제하려는 회전저항을 통하여 사용자는 적정의 운동부하를 느끼게 된다.In general, an exercise device that implements a display function using self-power generation includes a generator as a mechanism for converting kinetic energy of a user into electrical energy. In the exercise apparatus according to the present invention, while driving the rotary shaft of the generator by the user's movement, the exercise load is provided to the user through the rotation resistance provided by the generator. For example, the user drives the rotating shaft of the generator by using a cycle pedal, and the user feels an appropriate exercise load through the rotational resistance to suppress and suppress the forced pedal rotation.

도 1은 종래 운동장치의 일부를 구성하는 교류 발전기와 주변 구성 간의 연동환경을 보여주는 블록 구성도이다. 구체적인 구성에 대해 도시되지는 않았으나, 상기 교류 발전기(alternator,10)는 코일 권선 형태의 고정자(stator)가 외주를 따 라 배치되고, 전자석 형태의 회전자(rotor)가 내부코어를 형성하며 회전축과 일체화된 구조이다. 발전기(10)의 출력은 전압 조정기(voltage regulator,22)를 통하여 일정한 레벨의 정전압으로 변환된 후, 다시 발전기(10)의 회전자 측(전자석)으로 공급된다. 이로써, 회전자는 고정자와의 사이에 일정한 자계를 형성하게 되고, 예를 들어, 사이클(cycle) 페달에 의해 연동되는 회전자의 회전운동은 전기적인 출력으로 변환된다.1 is a block diagram showing an interlocking environment between an alternator and a peripheral configuration constituting a part of a conventional exercise device. Although not shown for a specific configuration, the alternator 10 has a coil winding stator disposed along an outer circumference, and an electromagnet rotor forms an inner core and a rotating shaft. It is an integrated structure. The output of the generator 10 is converted to a constant level constant voltage through a voltage regulator 22, and then supplied to the rotor side (electromagnet) of the generator 10 again. In this way, the rotor forms a constant magnetic field between the stator and, for example, the rotational movement of the rotor linked by the cycle pedal is converted into an electrical output.

도 2를 참조하면, 교류 발전기(10)의 회전속도(rpm)에 따라 출력전압(output voltage)이 일정하게 유지되는데, 이는 교류 발전기(10)의 회전자 측에 일정한 정전압을 인가하기 위해 출력전압이 제어되기 때문이다. 출력전압의 일부는 디스플레이용 전원으로 사용되며, 또 다른 일부는 부하저항(loader,30) 측으로 전달되어 열 에너지 등으로 소모된다. 스위칭 소자를 이용한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식으로 부하저항(30) 측으로 흘려 보내는 전력량을 제어함으로써, 교류 발전기(10)가 헛돌지 않고 회전중에 지속적으로 회전저항을 받도록 한다. 교류 발전기(10)의 회전자가 무부하 상태로 공전되면, 회전자와 동력 연결되어 있는 사이클 페달이 헛돌게 되므로, 사용자가 적정의 운동부하를 느낄 수 없게 되는바, 부하저항(30)을 통한 소모전력을 적절히 제어할 필요가 있다. 특히, 회전속도(rpm)의 증가에 따라 점진적으로 소모전력을 늘려줄 필요가 있는데, 종래 교류 발전기(10)를 채용한 운동장치에서는 회전속도(rpm)의 증가에도 불구하고 출력전압이 일정하게 유지되는 특성상, 일정한 펄스 폭(t1,t1`)으로는 부하저항(30)에 의한 소모전력을 증가시킬 수 없으며, 이에 따라 종래에는 스위칭 소자의 on/off 시간을 조절함으로 써 펄스 폭(t1,t1`)을 제어하는 방법을 사용하고 있다. 즉, 회전속도(rpm)의 증가에 반응하여 부하저항 측으로 보내지는 펄스 폭(t1,t1`)을 점진적으로 증가시키는 것이다. 이것은 회전속도(rpm)에 반응하여 펄스 폭(t1,t1`)을 조절할 수 있는 별도의 콘트롤러(controller)가 요구된다는 것을 의미한다. 한편, 도 1에서, 도면번호 21은 교류 발전기(10)의 회전속도를 검출하기 위한 회전속도 검출기(rpm detection)를 나타내며, 도면번호 23은 교류 발전기(10)의 회전자에 공급되는 인가전압을 제어하기 위한 콘트롤러(field control)를 나타낸다. 그리고, 도면번호 24는 회전자의 자극 위치를 검출하기 위한 리드 스위치(lead switch)를 표시한다. 이들은 모두 하나의 파워 보드(power board) 내에 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2, the output voltage is kept constant according to the rotational speed (rpm) of the alternator 10, which outputs an output voltage to apply a constant constant voltage to the rotor side of the alternator 10. Because it is controlled. Part of the output voltage is used as a power supply for the display, and another part is transferred to the load resistor (loader) 30 to be consumed as thermal energy. By controlling the amount of power flowing to the load resistor 30 side by the PWM (Pulse Width Modulation) control method using the switching element, the alternator 10 is continuously subjected to rotational resistance during rotation without turning. When the rotor of the alternator 10 is idle in a no-load state, the cycle pedals that are connected to the rotor and the power are turned off, so that the user does not feel a proper exercise load, and consumes power through the load resistor 30. It is necessary to control properly. In particular, it is necessary to gradually increase the power consumption in accordance with the increase in the rotational speed (rpm), the output voltage is maintained constant in spite of the increase in the rotational speed (rpm) in the exercise device employing the conventional alternator 10 Due to the characteristics, it is not possible to increase the power consumption by the load resistor 30 with a constant pulse width t1, t1`. Accordingly, the pulse width t1, t1` is conventionally adjusted by adjusting the on / off time of the switching element. I'm using a control method. That is, in response to the increase in the rotational speed (rpm), the pulse widths t1 and t1` sent to the load resistance side are gradually increased. This means that a separate controller capable of adjusting the pulse widths t1 and t1` in response to the rotational speed rpm is required. Meanwhile, in FIG. 1, reference numeral 21 denotes a rotation speed detector (rpm detection) for detecting the rotation speed of the alternator 10, and reference numeral 23 denotes an applied voltage supplied to the rotor of the alternator 10. Represents a field control to control. Reference numeral 24 designates a lead switch for detecting the magnetic pole position of the rotor. They can all be implemented in one power board.

도 3에는 교류 발전기의 회전속도(rpm)에 따르는 회전저항(torque,kgm)의 변화가 도시되어 있다. 상기 회전저항은 교류 발전기(10)의 회전자 운동을 강제하기 위해 제공되어야 하는 운동부하에 해당된다. 도면에서 레벨 표시(level 1~20)는 운동기구의 사용자가 사전에 설정해 놓은 운동부하의 설정치에 해당된다. 즉, 사전에 사용자는 자신의 체력 조건에 맞는 운동강도를 설정하게 되며, 정해진 일정한 운동부하는 운동속도(회전속도)에 불구하고 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.3 shows a change in rotational resistance (torque, kgm) according to the rotational speed (rpm) of the alternator. The rotation resistance corresponds to the exercise load that must be provided to force the rotor movement of the alternator 10. In the drawing, the level indicators (levels 1 to 20) correspond to setting values of exercise loads previously set by the user of the exercise equipment. That is, in advance, the user sets the exercise intensity according to his or her fitness condition, and the predetermined constant exercise load is preferably kept constant despite the movement speed (rotational speed).

상술한 바와 같이, 교류 발전기(10)는 전자석 형태의 회전자를 구비하므로, 회전 자계를 형성하기 위한 전압의 인가를 필요로 한다. 가동 초기에는 자기 기동 능력이 없으므로 외부전원(battery,40)에 의존하게 되고, 안정화된 이후에는 자신의 발전 전력을 활용하여 상기 인가전압을 얻게 된다. 도면을 참조하면, 회전속도가 대략 40rpm 이상의 안정화 영역에서는 일정한 회전저항(운동부하)이 제공되는 반면에, 안정화되기 이전의 40rpm 이하 저속 영역에서는 회전속도의 변화에 따라 회전저항(운동부하)의 변동이 크다는 것을 알 수 있는데, 이것은 상술한 바와 같이 가동 초기에 자기 기동 능력이 없는 교류 발전기(10)에서 나타나는 고유한 특성이다. 운동부하의 변동이 크다는 것은 특히, 노약자나 재활치료를 위한 환자들에게 필요 이상의 운동부하(과부하)를 강제하여 운동의 역효과를 불러오는 것은 물론, 사전에 셋팅해 놓은 일정한 운동강도에 불구하고 운동부하가 급격히 변동된다는 점에서 사용자의 제품 신뢰도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 이러한 운동부하의 변동은 대략 100rpm 이상의 고속 영역에서도 나타나고 있다.As described above, since the alternator 10 has a rotor in the form of an electromagnet, it requires the application of a voltage to form a rotating magnetic field. Since there is no self starting capability at the beginning of operation, it depends on an external power source 40, and after stabilization, the applied voltage is obtained by utilizing its generated power. Referring to the drawings, in the stabilization area of the rotational speed of approximately 40rpm or more is provided a constant rotational resistance (movement load), while the rotational resistance (movement load) changes in accordance with the change of rotational speed in the low-speed region below 40rpm before stabilization It can be seen that this is large, which is a unique characteristic exhibited in the alternator 10 without self-starting capability as described above. The large fluctuations in the exercise load, especially for the elderly and patients for rehabilitation treatment, force the exercise load (overload) more than necessary to adversely affect the exercise, and the exercise load does not change despite the preset intensity. The rapid fluctuations cause the user's product reliability to decline. The variation of the motion load is also shown in the high speed region of about 100 rpm or more.

한편, 도 4는 종래 교류 발전기(10)에 있어서, 회전속도(rpm)에 따른 출력전력(watt)의 변화를 보인 도면이다. 도면으로부터 확인할 수 있듯이, 회전속도의 증가에 따라, 대략 40rpm 이하의 저속영역과, 중간의 안정영역, 및 대략 100rpm 이상의 고속영역에서 출력전력의 변화가 서로 다르게 나타난다. 이렇게 입력(회전속도)에 대한 출력(출력전력)의 변화가 서로 다른 양상을 보임에 따라, 각 영역에 대응되는 고유의 수식제어 회로를 별도로 마련해야 하는 문제가 발생한다. On the other hand, Figure 4 is a view showing a change in the output power (watt) according to the rotational speed (rpm) in the conventional alternator (10). As can be seen from the figure, as the rotational speed increases, the output power changes differently in the low speed region of about 40 rpm or less, the stable region in the middle, and the high speed region of about 100 rpm or more. As the change in the output (output power) with respect to the input (rotational speed) shows a different aspect, a problem arises in that a unique mathematical control circuit corresponding to each area must be separately provided.

본 발명의 목적은 운동속도와 무관하게 균일한 운동부하가 제공될 수 있는 운동부하 제어성능이 향상된 운동장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an exercise device with improved exercise load control performance that can be provided a uniform exercise load irrespective of the movement speed.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 운동부하 제어성능이 향상된 운동장치는, In order to achieve the above object and other objects, the exercise device with improved exercise load control performance of the present invention,

사용자의 운동이 전달되어 공 회전되는 플라이휠(flywheel)을 포함하는 운동기구부;An exercise mechanism part including a flywheel in which a user's movement is transmitted and is idle;

상기 플라이휠의 회전을 입력으로 하고, 전기적인 에너지를 출력하도록 BLDC(Brushless Direct Current)형 발전기를 포함하여 이루어지는 전원 발전부; 및A power generation unit including a brushless direct current (BLDC) type generator to input the rotation of the flywheel and output electrical energy; And

상기 전원 발전부에서 회전속도에 비례하여 출력되는 출력전압으로부터 일정한 폭의 펄스전압을 부하저항(loader) 측으로 공급하는 PWM 제어부;를 포함한다. And a PWM controller supplying a pulse voltage having a predetermined width to the load resistor side from the output voltage output in proportion to the rotational speed from the power generator.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 전원 발전부는,In a preferred embodiment of the present invention, the power generation unit,

상기 운동기구부의 플라이휠과 동력 연결되어 상기 플라이휠에 의해 연동되는 회전축;A rotating shaft that is connected to the flywheel of the exercise device and is driven by the flywheel;

상기 회전축 상에 조립되는 영구자석형 회전자;A permanent magnet rotor assembled on the rotating shaft;

상기 영구자석형 회전자와 전계가 미치는 공극을 사이에 두고 그 외주를 둘러싸도록 배열되는 권선 코일형 고정자; 및A winding coil stator arranged to surround the outer circumference of the permanent magnet type rotor and the air gap between the electric field; And

상기 고정자 측 권선 코일의 출력단 측에서 연결되어 정류작용을 하는 정류회로;를 포함한다. And a rectifier circuit connected at the output end side of the stator winding coil to perform rectification.

바람직하게, 상기 운동기구부는,Preferably, the exercise device unit,

상기 플라이휠이 일 측에 회동 가능하게 지지되어 있는 수평 프레임;A horizontal frame in which the flywheel is rotatably supported on one side;

상기 수평 프레임의 타 측으로부터 수직 상방으로 연장 형성되는 수직 프레임;A vertical frame extending vertically upward from the other side of the horizontal frame;

상기 수직 프레임의 양측에 회동 가능하게 설치된 한 쌍의 회전 손잡이 부재 들;A pair of rotation knob members rotatably installed at both sides of the vertical frame;

상기 각 회전 손잡이 부재에 장착되는 것으로, 그 길이방향으로 소정의 간극을 사이에 두고 이격되게 설치되어 있는 한 쌍의 지지롤러들; 및A pair of support rollers mounted on each of the rotary knob members and spaced apart from each other with a predetermined gap therebetween in the longitudinal direction; And

상기 지지롤러들 사이에 개재되어 일단이 슬라이딩 가능하게 지지되는 한편, 그 타단은 크랭크 암을 개재하여 상기 플라이휠과 동력 연결되어 있고, 길이방향으로 그 중앙에는 사용자 접촉이 이루어지는 페달이 형성되어 있는 페달링크;를 포함한다. The pedal link is interposed between the support rollers so that one end is slidably supported, while the other end is connected to the flywheel via a crank arm, and a pedal is formed in the center thereof in which a user contact is made. It includes;

여기서, 상기 운동기구부는 상기 페달이 타원형 운동 궤적을 형성하는 일립티컬(elliptical) 구조를 갖는 것이 바람직하다. Here, the exercise device preferably has an elliptical structure in which the pedal forms an elliptical movement trajectory.

한편 바람직하게, 상기 PWM 제어부는 상기 전원 발전부와 부하저항 사이에 개재되어 on/off 방식으로 구동되는 적어도 하나 이상의 스위칭 소자(switching element)를 포함하고,On the other hand, preferably, the PWM control unit includes at least one switching element (switching element) which is driven between the power generation unit and the load resistor in an on / off manner,

상기 부하저항에 대해 일정한 펄스 폭(pulse width)으로 전원공급구간(Ton)과 전원차단구간(Toff)을 설정하게 된다. The power supply section Ton and the power interruption section Toff are set to have a constant pulse width with respect to the load resistance.

한편, 상기 부하저항은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. On the other hand, the load resistance may be made of a heat generating resistor.

본 발명의 운동부하 제어성능이 향상된 운동장치에 의하면, 이하와 같은 효과가 달성될 수 있다.According to the exercise device with improved exercise load control performance of the present invention, the following effects can be achieved.

첫째, 운동부하가 운동속도에 종속되지 않고, 광범위한 운동속도 영역에 걸쳐서 사전에 설정해 놓은 일정한 운동부하가 균일하게 유지됨으로써, 체력조건이 떨어지는 노약자나 환자들에게 무리한 운동을 강요하지 않고 재활 목적으로 유용하게 사용될 수 있으며, 제품에 대한 일반 소비자들의 신뢰성 및 만족도를 높이는 효과가 있다.First, the exercise load is not dependent on the exercise speed, and the predetermined constant exercise load is maintained uniformly over a wide range of speed ranges, which is useful for rehabilitation purposes without forcing the elderly or patients with poor physical conditions to exercise. It can be used to improve the reliability and satisfaction of the general consumer about the product.

둘째, BLDC(Brushless DC)형 발전기를 도입함으로써, 회로구성이 단순화되는 효과가 있다. 즉, BLDC형 발전기에서는 영구자석(permanent magnet) 형태의 회전자를 구비함으로써 회전 전계를 제어하기 위한 제어회로가 필요하지 않고, 회전속도에 따라 비례적으로 증가하는 출력전압을 얻음으로써 부하저항으로 공급되는 펄스 전압의 폭을 제어하기 위한 제어회로가 생략될 수 있다.Second, by introducing a brushless DC (BLDC) type generator, there is an effect that the circuit configuration is simplified. That is, in the BLDC generator, a permanent magnet type rotor is provided so that a control circuit for controlling a rotating electric field is not required, and as a result, an output voltage that is proportionally increased according to the rotational speed is supplied to the load resistor. The control circuit for controlling the width of the pulse voltage to be omitted can be omitted.

셋째, 무접점의 전자적인 정류방식을 갖는 BLDC형 발전기를 도입함으로써, 불꽃발생에 따른 전기적인 노이즈와, 접촉에 의한 기계적인 노이즈가 감소하게 되므로, 저 소음 및 저 진동의 구동이 가능하다. 또한, 구성부품의 마찰 마모가 줄어들게 되므로, 제품의 장수명이 확보되고 유지보수 비용이 절감될 수 있다. 이외에도 전체적인 형상 구조의 단순화에 따른 경박단소화는 물론, 제품 설계의 자유도가 증가하게 된다.Third, by introducing a BLDC generator having a non-contact electronic rectification method, the electrical noise and the mechanical noise caused by the contact is reduced, it is possible to drive low noise and low vibration. In addition, since frictional wear of the components is reduced, long life of the product can be secured and maintenance costs can be reduced. In addition, the light and small size, as well as the degree of freedom of product design increases according to the simplification of the overall shape structure.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 관한 운동부하 제어능력이 향상된 운동장치에 대해 설명하기로 하되, 우선 전체 시스템에 대해 개괄적으로 설명한 후, 각 부에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 운동부하 제어특성이 향상된 운동장치에 구비되는 각 구성요소 간의 상호 작용 관계를 도시한 도면으로서, 전체 운동장치에 대한 개괄적인 블록 구성도이다.Hereinafter, an exercise device with improved exercise load control capability according to a preferred embodiment of the present invention will be described. First, the overall system will be described in general, and then the detailed description of each part will be described later. FIG. 5 is a diagram illustrating an interaction relationship between each component included in an exercise device having improved exercise load control characteristics, according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 운동장치는 직접 사용자에게 운동환경을 제공하는 운동기구부(elliptical,100)와, 운동상태를 모니터링하여 디스플레이 패널 상에 표시하는 디스플레이부(300), 그리고 상기 운동기구부(100)에 대해 운동부하를 제공하는 한편, 상기 디스플레이부(300)에 대해 구동 전원을 공급하는 전원 발전부(200)를 기본적으로 구비한다.Referring to FIG. 5, an exercise device of the present invention includes an exercise device part (elliptical, 100) that directly provides an exercise environment to a user, a display unit 300 that monitors and displays an exercise state on a display panel, and the exercise device part ( While providing the exercise load for the 100, it is basically provided with a power generation unit 200 for supplying driving power to the display unit 300.

상기 운동기구부(100)는, 지면에 대해 이격되어 있는 페달의 스텝핑(stepping)을 통하여 회전체(미도시)가 공 회전되는 구조로 이루어져 고정된 위치에서 운동할 수 있도록 구성된 사이클(cycle), 스텝퍼(stepper), 또는 일립티컬(elliptical) 등의 다양한 실내용 운동기구로 이루어질 수 있다. 공중에 떠 있는 상태로 공 회전되는 회전체는 그 회전 관성만으로 체력단련을 위한 적정의 운동부하를 제공할 수 없으므로, 전원 발전부(200)로부터 인위적인 회전 간섭을 받도록 전원 발전부(200)와 동력 연결되어 있다.The exercise device unit 100 is a cycle (step) configured to be able to exercise in a fixed position consisting of a structure in which a rotating body (not shown) is rotated through the stepping of the pedal spaced with respect to the ground (step) It may be made of various indoor exercise equipment such as (stepper) or elliptical. Since the rotor rotating in the air in the air can not provide an appropriate exercise load for physical fitness only by the rotational inertia, the power generator 200 and the power generator to receive artificial rotation interference from the power generator 200. It is connected.

상기 전원 발전부(200)는 운동기구부(100)로부터 전달되는 회전력을 입력으로 하여 전기적인 에너지를 출력하는 발전(發電) 작용을 함과 동시에, 역으로 발전과정에서 자연스럽게 형성되는 회전저항을 운동기구부(100)에 전달함으로써, 사용자가 적정의 운동부하를 느낄수 있도록 한다. 상기 전원 발전부(200)는 BLDC(Brushless Direct Current)형 발전기(210)를 포함하여 구성됨으로써, 회전속도(rpm)에 따라 균일한 회전저항(torque)을 제공할 수 있어, 급격한 부하의 증감에 따른 운동충격을 줄일 수 있고, 특히 운동능력이 부족한 노약자나 재활치료 목적으로 운용되는 경우에, 필요 이상으로 과도한 부하가 걸리지 않도록 한다. 한편, 전 원 발전부(200)로부터 발생되는 발전전력은 전체 운동장치의 각 전장품들을 구동하기 위한 구동전력으로 사용되며, 대표적으로 운동거리, 운동시간 등의 운동정보를 표시하는 디스플레이부(300)를 구동하는데 소요된다. 상기 전원 발전부(200)에는 BLDC 발전기용 콘트롤러(BLDC Controller, 251)와, 후술하는 바와 같이 부하저항(loader,400) 측으로 전달되는 소모전력을 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 제어하는 PWM 콘트롤러(PWM Controller,252)를 더 구비할 수 있으며, 이들은 하나의 파워 보드(power board) 상에 구현될 수 있다.The power generation unit 200 has a power generation (發電) action to output the electrical energy by inputting the rotational force transmitted from the exercise device unit 100, and at the same time, the rotational resistance naturally formed in the power generation process exercise device unit By transmitting to 100, the user can feel the appropriate exercise load. The power generation unit 200 is configured to include a brushless direct current (BLDC) type generator 210, it is possible to provide a uniform rotation resistance (torque) according to the rotational speed (rpm), so as to suddenly increase or decrease the load It can reduce the impact of exercise, and do not overload more than necessary, especially in the case of elderly people who lack exercise ability or rehabilitation therapy. On the other hand, the generated power generated from the power generation unit 200 is used as a driving power for driving the respective electrical equipment of the entire exercise device, typically display unit 300 for displaying the exercise information, such as the exercise distance, exercise time It takes to drive it. The power generator 200 has a BLDC controller 251 and a PWM controller for controlling the power consumption delivered to the load resistor 400 as described below using a pulse width modulation (PWM) method. PWM controller 252 may be further provided, and these may be implemented on a single power board.

한편, 상기 디스플레이부(300)로 공급되는 발전전력 이외에 여분의 전력은 부하저항(loader,400)에 의해 소모된다. 상기 부하저항(400)은 발전전력의 일부를 발열 등을 통해 인위적으로 소모시킴으로써, 전원 발전부(200)에서 일정한 회전저항이 걸리도록 한다. 이러한 전원 발전부(200)의 회전저항은 상기 운동기구부(100)를 통하여 사용자에게 운동부하로 전달된다. 전원 발전부(200)의 출력 측에는 스위칭 소자(미도시)가 연결되어, PWM 콘트롤러(252)에 의한 on/off에 제어 방식으로 전원 발전부(200)의 출력 일부를 부하저항 측으로 전달할 수 있다. Meanwhile, in addition to the generated power supplied to the display unit 300, the extra power is consumed by the load resistor 400. The load resistor 400 artificially consumes a portion of the generated power through heat generation, such that a constant rotational resistance is applied to the power generator 200. The rotational resistance of the power generation unit 200 is transmitted to the user as the exercise load through the exercise mechanism unit 100. A switching element (not shown) is connected to the output side of the power generation unit 200, and a portion of the output of the power generation unit 200 may be transferred to the load resistance side in a control manner on / off by the PWM controller 252.

BLDC 형 전원 발전부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 회전자의 회전속도(RPM)에 비례하는 출력전압(output voltage)을 발생시키게 되는데, 스위칭 소자의 on/off 시간을 조절함으로써, 일정한 폭(t)의 펄스 출력을 부하저항 측으로 보낼 수 있다. 회전속도에 따라 출력전압(V)이 증가하게 되는 만큼, 부하저항(400)의 소모전력도 함께 증가하게 되므로, 회전속도 증가에 따른 무부하 공회전 상태를 막을 수 있고, 고속 회전시에도 일정한 운동부하를 제공할 수 있게 된다. 일정한 정 전압이 출력되는 교류 발전기를 채용하는 종래기술에서는 펄스 폭을 가감하여 부하저항으로 소모되는 전력을 조절하였으나(도 2 참조), 본 발명에서는 펄스 폭(t)에 대한 조절이 필요 없다는 점에서, 그만큼 구동 회로의 단순화가 가능하게 된다. As shown in FIG. 6, the BLDC type power generation unit 200 generates an output voltage proportional to the rotational speed (RPM) of the rotor, by adjusting the on / off time of the switching element. Pulse output of constant width t can be sent to the load resistance side. As the output voltage (V) increases according to the rotational speed, the power consumption of the load resistor 400 is also increased, thereby preventing no-load idling due to the increase of the rotational speed, and maintaining a constant motion load even at a high speed. It can be provided. In the prior art employing an alternator in which a constant constant voltage is output, the power consumed by the load resistance is adjusted by adding or subtracting the pulse width (see FIG. 2), but in the present invention, it is not necessary to adjust the pulse width t. Therefore, the driving circuit can be simplified.

한편, 상기 디스플레이부(300)는 사용자 입력을 받도록 다수의 조작 버튼들이 제공되는 사용자 인터페이스(user interface,330)와, 표시 기능을 수행하는 디스플레이 패널(display panel,320), 그리고, 상기 사용자 인터페이스(330)로부터의 사용자 입력에 대응하여 운동거리, 운동시간 등에 관한 데이터를 디스플레이 패널(320) 측에 전달하여 표시되도록 하는 메인 컨트롤러(MCU,310)를 구비한다. 그리고, 본 발명의 운동장치에는 운동중 사용자의 심장박동수(heart rate)를 측정하기 위한 센싱부가 추가적으로 마련될 수 있는데, 측정된 데이터를 디스플레이 패널 상에 표시하기 위하여, 센싱부에서 수신된 데이터를 가공하여 메인 컨트롤러로 전달하는 데이터 리시버(heartrate receiver,340)가 추가로 마련될 수 있다.The display unit 300 may include a user interface 330 provided with a plurality of operation buttons to receive a user input, a display panel 320 for performing a display function, and the user interface ( A main controller (MCU) 310 is provided to transmit and display data on an exercise distance, an exercise time, etc. to the display panel 320 in response to a user input from the display device 330. In addition, the exercise device of the present invention may be further provided with a sensing unit for measuring the heart rate (heart rate) of the user during exercise, in order to display the measured data on the display panel, processing the data received from the sensing unit The data receiver (heartrate receiver, 340) to be delivered to the main controller may be further provided.

이하, 도 7을 참조하여 상기 운동기구부(100)의 동작을 설명하기로 한다. 도시된 운동기구부(100)는 타원형 운동궤적을 형성하는 일립티컬(elliptical)을 채용한 구조이다. 도시된 일립티컬(100)은 수평 프레임(110)과, 상기 수평 프레임(110)으로부터 대략 수직 상방으로 연장되는 수직 프레임(120)을 구비한다. 상기 수직 프레임(120)의 양측으로는 회전 손잡이 부재(130)가 배치되어 있다. 상기 회전 손잡이 부재(130)는 수직 프레임(120)의 양측으로 돌출 형성되어 있는 회전축(125)에 의해 지지되어, 전후 방향을 따라 소정 각도로 선회된다.Hereinafter, the operation of the exercise device unit 100 will be described with reference to FIG. 7. The illustrated exercise mechanism unit 100 has a structure employing elliptical to form an elliptical movement trajectory. The illustrated elliptical 100 includes a horizontal frame 110 and a vertical frame 120 extending substantially vertically upward from the horizontal frame 110. Rotating handle members 130 are disposed at both sides of the vertical frame 120. The rotary knob member 130 is supported by the rotary shaft 125 protruding to both sides of the vertical frame 120, and is rotated at a predetermined angle along the front and rear directions.

각 회전 손잡이 부재(130)의 하부에는 서로 소정 간격을 두고 수직으로 이격 되게 한 쌍의 지지롤러들(131,132)이 설치되어 있다. 쌍을 이루는 지지롤러들(131,132) 사이로는 페달링크(170)의 일단부가 개재되어 슬라이딩 가능하게 지지된다. 상기 페달링크(170)의 중앙에는 사용자의 스텝핑(stepping) 동작이 이루어지는 페달부분(171)이 형성되어 있으며, 페달링크(170)의 구동은 크랭크 암(160)을 통하여, 지지부재(155)에 의해 회동가능하게 고정되어 있는 플라이휠(flywheel,150)을 회전시키게 된다. 그리고, 상기 페달링크(170)의 운동은 보조링크(140)를 통하여 회전 손잡이 부재(130)를 선회시키게 된다.A pair of support rollers 131 and 132 are installed at the lower portion of each rotary knob member 130 to be vertically spaced apart from each other at predetermined intervals. One end of the pedal link 170 is slidably supported between the pair of supporting rollers 131 and 132. A pedal part 171 is formed at the center of the pedal link 170 to perform a stepping operation of the user, and the driving of the pedal link 170 is provided to the support member 155 through the crank arm 160. It rotates the flywheel (flywheel, 150) is fixed to be rotated by. Then, the movement of the pedal link 170 is to rotate the rotary knob member 130 through the auxiliary link (140).

상기한 바와 같이, 페달링크(170)가 고정된 위치에 직접적으로 힌지 고정되어 있지 않고, 한 쌍의 지지롤러들(131,132) 사이로 슬라이딩 가능하게 지지됨으로써, 페달링크(170)의 운동궤적이 원형으로 형성되는 것이 아니라, 자연스러운 도보 동작에 가까운 타원형으로 형성될 수 있으므로, 페달부분(171)이 사용자의 발에 지속적으로 접촉된 상태를 유지하여 운동의 안정감과 연속성을 줄 수 있는 장점이 있다.As described above, the pedal link 170 is not directly hinged to the fixed position and is slidably supported between the pair of support rollers 131 and 132, so that the movement trajectory of the pedal link 170 is circular. Rather than being formed, it can be formed in an elliptical shape close to the natural walking motion, there is an advantage that the pedal portion 171 can be maintained in continuous contact with the user's foot to give a sense of stability and continuity of the movement.

도 8에는 전원 발전부(200)를 구성하는 BLDC(Brushless Direct Current)형 발전기(210)의 단면구조가 도시되어 있다. 도시된 직류 발전기(210)는 크게, 원통형 단면을 갖는 하우징 어셈블리(211,212,213)와, 상기 하우징 어셈블리(211)의 내벽을 따라 고정적으로 장착되어 있는 고정자(stator,216)와, 상기 고정자(216)에 대해 자기장이 미치는 공극(air gap)을 사이에 두고 마주하게 배치되어 회전 전계를 형성하는 회전자(rotor,219)를 포함하는 구조이다. 8 illustrates a cross-sectional structure of a brushless direct current (BLDC) type generator 210 constituting the power generator 200. The illustrated DC generator 210 has a housing assembly 211, 212, 213 having a cylindrical cross section, a stator 216 fixedly mounted along an inner wall of the housing assembly 211, and a stator 216. It is a structure that includes a rotor (219) is disposed facing each other with an air gap between the magnetic field to form a rotating electric field.

상기 하우징 어셈블리(211,212,213)는 원통형 실린더 구조의 하우징 본 체(211)와, 상기 하우징 본체(211)의 전단부를 폐쇄하는 전단 커버(212), 및 하우징 본체(211)의 후단부를 폐쇄하는 후단 커버(213)를 포함하여 이루어진다. 상기 하우징 어셈블리(211,212,213)의 양단에는 저널 베어링(221,222)을 개재하여 하우징 어셈블리(211,212,213)를 관통하도록 조립되는 샤프트 축(220)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 고정자(216)는 규소강판, 니켈강판 등과 같은 자성강판의 적층체로 이루어진 고정자 요크부재(214)와 상기 고정자 요크부재(214)에 권취되어 있는 고정자 권선코일(215)을 포함하는 구조이다. 상기 회전자(219)는 샤프트 축(220) 상에 끼워 조립되는 회전자 요크부재(217)와, 그 외주 상에 형성된 슬롯(미도시)에 끼워 조립되어 있는 마그네트 조립체(218)를 포함한다. 상기 마그네트 조립체(218)는 페라이트 계열이나 희토류 계열의 자성체로 이루어질 수 있다. 상기 회전자 요크부재(217)는 규소강판, 니켈 강판 등과 같은 자성강판의 적층체로 이루어질 수 있다.The housing assemblies 211, 212, 213 may include a housing body 211 having a cylindrical cylinder structure, a front cover 212 for closing the front end of the housing body 211, and a rear end cover for closing the rear end of the housing body 211 ( 213). Both ends of the housing assemblies 211, 212 and 213 are rotatably supported by shaft shafts 220 assembled to penetrate the housing assemblies 211, 212 and 213 via journal bearings 221 and 222. The stator 216 has a structure including a stator yoke member 214 made of a laminate of magnetic steel sheets such as silicon steel sheet and nickel steel sheet and a stator winding coil 215 wound around the stator yoke member 214. The rotor 219 includes a rotor yoke member 217 fitted to the shaft shaft 220 and a magnet assembly 218 assembled to a slot (not shown) formed on an outer circumference thereof. The magnet assembly 218 may be made of a ferrite-based or rare earth-based magnetic material. The rotor yoke member 217 may be formed of a laminate of magnetic steel sheets such as silicon steel sheet and nickel steel sheet.

상기 샤프트 축(220)은 운동기구부(100, 보다 구체적으로 운동기구부의 플라이휠(150))와 동력 연결을 이루어 이에 의해 연동된다. 상기 샤프트 축(220)과 운동기구부(100) 사이에는 적절한 회전비로 감속/가속하기 위해, 기어 트레인(gear train)과 같은 동력전달부재(미도시)가 추가적으로 개재될 수 있다. 상기 샤프트 축(220)이 회전하기 시작하면, 샤프트 축(220)과 일체로 회전되는 마그네트 조립체(218)에 의해 고정자 권선코일(215)의 양단에는 유도 기전력이 유기된다. The shaft shaft 220 makes power connection with the exercise device part 100 (more specifically, the flywheel 150 of the exercise device part) and is interlocked thereby. A power transmission member (not shown), such as a gear train, may be additionally interposed between the shaft shaft 220 and the exercise device 100 at a proper rotation ratio. When the shaft shaft 220 starts to rotate, induced electromotive force is induced at both ends of the stator winding coil 215 by the magnet assembly 218 which is integrally rotated with the shaft shaft 220.

도 9는 본 발명에 채용되는 BLDC형 발전기(210)의 작동을 설명하기 위한 도면으로, BLDC형 발전기(210)를 정면 측에서 바라본 단면구조를 보여준다. 도면을 참조하면, 원통형 하우징 어셈블리(211)의 내벽에는 요크부재(214)가 고정적으로 설치되어 있고, 하우징 어셈블리(211)의 내부 중앙에는 서로 마주하는 방향으로 반대 극성의 자극들이 원주 상으로 배열된 마그네트 조립체(218)가 샤프트 축(220) 상에 조립되어 있다. 그리고, 상기 요크부재(214)는 환형 기부로부터 마그네트 조립체(218)를 향하여 돌출되며, 서로 이격되어 있는 다수의 돌출부(214`)들을 포함한다. 상기 돌출부(214`)들은 이들 각각을 둘러싸면서 이들 모두를 연결하도록 정해진 방향으로 연장되는 권선코일(215)에 의해 감겨져 있다. 샤프트 축(220)과 함께 일체로 회전되는 마그네트 조립체(218)는 회전 자계를 형성하여 고정자 측의 권선코일(215)에 대해 대략 정현파형을 따라 정/역방향으로 교번하는 교류를 생성하고, 이는 풀 브릿지(full bridge) 등의 정류회로(230)를 거쳐 디스플레이 패널과 부하저항 등으로 공급된다. 9 is a view for explaining the operation of the BLDC generator 210 employed in the present invention, shows a cross-sectional structure of the BLDC generator 210 viewed from the front side. Referring to the drawings, a yoke member 214 is fixedly installed on an inner wall of the cylindrical housing assembly 211, and magnetic poles of opposite polarities are arranged in a circumferential direction in an inner center of the housing assembly 211 facing each other. The magnet assembly 218 is assembled on the shaft axis 220. The yoke member 214 protrudes from the annular base toward the magnet assembly 218 and includes a plurality of protrusions 214 ′ spaced apart from each other. The protrusions 214 'are wound by winding coils 215 extending in a predetermined direction to surround each of them and connect them all. The magnet assembly 218, which is integrally rotated with the shaft axis 220, forms a rotating magnetic field to produce alternating alternating current in the forward / reverse direction along the approximately sinusoidal waveform with respect to the winding coil 215 on the stator side, which is a full The rectifier circuit 230 is supplied to a display panel and a load resistor through a rectifier circuit 230 such as a full bridge.

본 발명의 운동기구에 채용되는 BLDC형 발전기(210)는 정류자(commutator) 및 브러쉬(brush)와 같은 기계적 접촉에 의한 정류 방식을 채택하지 않고, 무접점의 전자적인 정류 방식을 도입한다. 따라서, 전기적인 노이즈(불꽃)와, 접촉에 의한 기계적인 노이즈가 감소하게 되므로, 저 소음, 저 진동의 구동이 가능하다. 또한, 구성부품의 마찰 마모가 줄어들게 되므로, 제품의 장수명이 확보되고, 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 이외에도 전체적인 형상 구조의 단순화에 따른 경박단소화는 물론, 제품 설계의 자유도가 증가하게 되는 기술적 장점이 있다.The BLDC generator 210 employed in the exercise device of the present invention does not adopt a rectifying method by mechanical contact such as a commutator and a brush, and introduces a contactless electronic rectifying method. Therefore, electrical noise (flame) and mechanical noise due to contact are reduced, so that low noise and low vibration can be driven. In addition, since frictional wear of the components is reduced, long life of the product is secured and maintenance costs can be reduced. In addition, there is a technical advantage of increasing the degree of freedom of product design, as well as light and short, due to the simplification of the overall shape structure.

또한, 본 발명에 채용되는 BLDC형 발전기(210)는 회전자(219)가 영구자석(permanent magnet)으로 구성됨으로써, 회전자가 전자석 형태로 구성되는 종래 교류 발전기와 달리, 일정한 정전압 형태의 전압 인가가 필요하지 않다. 따라서, 종래에 회전 전계를 일정하게 제어하기 위한 제어 회로가 생략되어 구동회로가 단순화되는 장점이 있다. 그리고, 작동 초기에 자기 시동 능력이 없어 외부 전원에 의존하게 되는 교류 발전기와 달리, 본 발명에 채용된 BLDC형 발전기(210)는 외부 전원이 필요하지 않다는 점에서, 구동회로를 더욱 단순화시킬 수 있다.In addition, the BLDC generator 210 employed in the present invention, the rotor 219 is composed of a permanent magnet (permanent magnet), unlike the conventional alternator in which the rotor is configured in the form of an electromagnet, a constant constant voltage application of voltage It is not necessary. Therefore, there is an advantage in that the control circuit for controlling the rotating electric field is conventionally omitted, thereby simplifying the driving circuit. In addition, unlike an alternator which does not have a self-starting capability at the initial stage of operation and thus relies on an external power source, the BLDC generator 210 employed in the present invention may further simplify the driving circuit in that an external power source is not required. .

특히, 본 발명의 운동장치는 운동부하 제어 측면에서 종래기술을 능가하는 성능을 발휘한다. 이하에서는 이에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 10에는 본 발명에 채용된 BLDC형 발전기(210)의 회전속도(rpm)에 따르는 회전저항(torque,kgm)의 변화가 도시되어 있다. 상기 회전저항은 운동기구부(100)를 통하여 사용자에게 전달되는 운동부하에 해당된다. 본 발명에 채용되는 BLDC형 발전기(210)는 회전자가 영구자석(permanent magnet)으로 구성되므로, 초기에 외부전원이 공급되는 과도기 상태(transient status)없이, 가동 초기의 저속 영역으로부터 고속 영역에 이르기까지 균일한 회전저항을 제공하게 된다. 즉, 종래 교류 발전기에서 협소한 범위로 한정되었던 정토크 영역(대략 40~100rpm 영역, 도 3 참조)이 전체 구동영역으로 확대되는 것이다. 이것은 사용자가 최초에 설정해 놓은 운동부하가 운동속도(회전속도에 대응)와 무관하게 일정하게 유지된다는 것이므로, 상대적으로 운동능력이 부족한 노약자나 재활치료 대상의 환자들에게 과부하 운동을 강제하지 않음으로써 부상이나 운동의 역효과를 배제하고 소기의 목적을 달성할 수 있다는 것을 의미하는 것이다. 한편, 도면에서 레벨 표시(level 1~25)는 사용자가 자신의 체력 조건에 맞추어 사전에 설정해 놓은 운동부하의 설정치에 해당된다.In particular, the exercise device of the present invention exhibits performance over the prior art in terms of exercise load control. This will be described in more detail below. 10 is a change in the rotational resistance (torque, kgm) according to the rotational speed (rpm) of the BLDC generator 210 employed in the present invention is shown. The rotation resistance corresponds to an exercise load transmitted to the user through the exercise device unit 100. The BLDC generator 210 employed in the present invention has a rotor made of a permanent magnet, and thus, from the low speed region of the initial stage to the high speed region without a transient state in which external power is initially supplied. It provides a uniform rotational resistance. That is, the constant torque region (approximately 40 to 100 rpm region, see FIG. 3), which was limited to a narrow range in the conventional alternator, is expanded to the entire driving region. This means that the user's initial exercise load is kept constant regardless of the speed of movement (corresponding to the rotational speed). It also means that you can achieve the desired purpose without the adverse effects of exercise. On the other hand, the level display (level 1 to 25) in the drawing corresponds to the setting value of the exercise load that the user has set in advance according to his fitness conditions.

도 11은 회전속도(rpm)에 따른 출력전력(watt)의 변화를 보인 도면으로, 이로부터 확인할 수 있듯이, 회전속도의 증가에 수반하여 출력전력은 거의 선형적으로 증가하게 된다. 이것은 입력 대 출력을 간단한 선형관계로 정의할 수 있게 됨으로써, 발전기 제어를 위한 회로 구성이 휠씬 단순화될 수 있으며, 상당한 제작비용을 절감할 수 있다는 것을 의미하는 것이다.11 is a view showing a change in output power (watt) according to the rotational speed (rpm). As can be seen from this, as the rotational speed increases, the output power increases almost linearly. This means that the input-to-output can be defined in a simple linear relationship, which greatly simplifies the circuit configuration for generator control and reduces significant manufacturing costs.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 종래 운동장치의 일부를 구성하는 교류 발전기와 주변 구성 간의 연동환경을 보여주는 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing an interlocking environment between an alternator and a peripheral configuration constituting a part of a conventional exercise device.

도 2에는 종래 교류 발전기의 회전속도(rpm)에 따른 출력전압(output voltage)이 도시되어 있다. Figure 2 shows the output voltage (output voltage) according to the rotational speed (rpm) of the conventional alternator.

도 3에는 종래 교류 발전기의 회전속도(rpm)에 따르는 회전저항(torque)의 변화가 도시되어 있다.Figure 3 shows the change in the rotational resistance (torque) according to the rotational speed (rpm) of the conventional alternator.

도 4는 종래 교류 발전기에 있어서, 회전속도(rpm)에 따른 출력전력(watt)의 변화를 보인 도면이다. 4 is a view showing a change in output power (watt) according to the rotational speed (rpm) in the conventional alternator.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 운동장치에 구비되는 각 구성요소 간의 상호 작용 관계를 도시한 도면으로, 전체 운동장치에 대한 개괄적인 블록 구성도이다. FIG. 5 is a diagram illustrating an interaction relationship between each component included in the exercising apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic block diagram of the whole exercising apparatus.

도 6은 본 발명에 채용되는 BLDC(Brushless DC) 형 발전기에서, 회전자의 회전속도(rpm)에 따른 출력전압(output voltage)의 변화를 보인 도면이다. 6 is a view showing a change in output voltage according to the rotational speed (rpm) of the rotor in a brushless DC (BLDC) type generator employed in the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동기구부의 구조를 보인 사시도이다. 7 is a perspective view showing the structure of the exercise device according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에 채용되는 BLDC(Brushless Direct Current)형 발전기의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a brushless direct current (BLDC) type generator employed in the present invention.

도 9는 본 발명에 채용되는 BLDC형 발전기의 작동을 설명하기 위한 도면으로, BLDC형 발전기를 정면 측에서 바라본 단면도이다. 9 is a view for explaining the operation of the BLDC generator adopted in the present invention, a cross-sectional view of the BLDC generator from the front side.

도 10에는 본 발명에 채용된 BLDC형 발전기의 회전속도(rpm)에 따르는 회전 저항(torque,kgm)의 변화가 도시되어 있다.10 shows a change in the rotational resistance (torque, kgm) according to the rotational speed (rpm) of the BLDC generator employed in the present invention.

도 11은 회전속도(rpm)에 따른 출력전력(watt)의 변화를 보인 도면이다. 11 is a view showing a change in output power (watt) according to the rotational speed (rpm).

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 운동기구부 110: 수평 프레임100: athletic mechanism 110: horizontal frame

120: 수직 프레임 125: 회전축120: vertical frame 125: axis of rotation

130 : 회전 손잡이 부재 131,132: 지지롤러130: rotating handle member 131,132: support roller

140: 보조링크 150: 플라이휠140: auxiliary link 150: flywheel

155: 지지부재 160 : 크랭크 암155: support member 160: crank arm

170: 페달링크 171: 페달부분 170: pedal link 171: pedal portion

200: 전원 발전부 210: BLDC 발전기200: power generation unit 210: BLDC generator

211: 하우징 본체 212: 하우징의 전단커버211: housing body 212: front cover of housing

213: 하우징의 후단커버 214: 고정자 요크부재213: rear cover of housing 214: stator yoke member

214`: 고정자 요크부재의 돌출부 215: 고정자 권선코일214`: protrusion of stator yoke member 215: stator winding coil

216: 고정자 217: 회전자 요크부재216: stator 217: rotor yoke member

218: 마그네트 조립체 219: 회전자218: magnet assembly 219: rotor

220: 샤프트 축 221,222: 저널 베어링220: shaft axis 221,222: journal bearing

230: 정류회로 251: BLDC 발전기용 콘트롤러230: rectifier circuit 251: controller for BLDC generator

252: PWM 콘트롤러 300: 디스플레이부252: PWM controller 300: display unit

310: 메인 콘트롤러 320: 디스플레이 패널310: main controller 320: display panel

330: 유저 인터페이스(user interface) 340: 데이터 리시버(heartrate receiver)330: user interface 340: data receiver (heartrate receiver)

400: 부하저항 400: load resistance

Claims (6)

사용자의 운동이 전달되어 공 회전되는 플라이휠(flywheel)을 포함하는 운동기구부;An exercise mechanism part including a flywheel in which a user's movement is transmitted and is idle; 상기 플라이휠의 회전을 입력으로 하고, 전기적인 에너지를 출력하도록 BLDC(Brushless Direct Current)형 발전기를 포함하여 이루어지는 전원 발전부; 및A power generation unit including a brushless direct current (BLDC) type generator to input the rotation of the flywheel and output electrical energy; And 상기 전원 발전부에서 회전속도에 비례하여 출력되는 출력전압으로부터 일정한 폭의 펄스전압을 부하저항(loader) 측으로 공급하는 제어부;를 포함하고, And a control unit supplying a pulse voltage having a predetermined width to a load resistor side from an output voltage output in proportion to a rotation speed from the power generation unit. 상기 제어부는 상기 전원 발전부와 부하저항 사이에 개재되어 on/off 방식으로 구동되는 적어도 하나 이상의 스위칭 소자(switching element)를 포함하며,The control unit includes at least one switching element interposed between the power generation unit and the load resistor to be driven in an on / off manner, 상기 부하저항에 대해 일정한 펄스 폭(pulse width)으로 전원공급구간(Ton)과 전원차단구간(Toff)을 설정하며, 상기 부하저항은 발열 저항체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 운동장치.And a power supply section Ton and a power cutoff section Toff with a constant pulse width with respect to the load resistor, wherein the load resistor comprises a heating resistor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전원 발전부는,The power generation unit, 상기 운동기구부의 플라이휠과 동력 연결되어 상기 플라이휠에 의해 연동되는 회전축;A rotating shaft that is connected to the flywheel of the exercise device and is driven by the flywheel; 상기 회전축 상에 조립되는 영구자석형 회전자;A permanent magnet rotor assembled on the rotating shaft; 상기 영구자석형 회전자와 전계가 미치는 공극을 사이에 두고 그 외주를 둘러싸도록 배열되는 권선 코일형 고정자; 및A winding coil stator arranged to surround the outer circumference of the permanent magnet type rotor and the air gap between the electric field; And 상기 고정자 측 권선 코일의 출력단 측에서 연결되어 정류작용을 하는 정류회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동장치.And a rectifier circuit connected at an output end side of the stator winding coil to perform rectification. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 운동기구부는,The exercise device unit, 상기 플라이휠이 일 측에 회동 가능하게 지지되어 있는 수평 프레임;A horizontal frame in which the flywheel is rotatably supported on one side; 상기 수평 프레임의 타 측으로부터 수직 상방으로 연장 형성되는 수직 프레임;A vertical frame extending vertically upward from the other side of the horizontal frame; 상기 수직 프레임의 양측에 회동 가능하게 설치된 한 쌍의 회전 손잡이 부재들;A pair of rotation knob members rotatably installed at both sides of the vertical frame; 상기 각 회전 손잡이 부재에 장착되는 것으로, 그 길이방향으로 소정의 간극을 사이에 두고 이격되게 설치되어 있는 한 쌍의 지지롤러들; 및A pair of support rollers mounted on each of the rotary knob members and spaced apart from each other with a predetermined gap therebetween in the longitudinal direction; And 상기 지지롤러들 사이에 개재되어 일단이 슬라이딩 가능하게 지지되는 한편, 그 타단은 크랭크 암을 개재하여 상기 플라이휠과 동력 연결되어 있고, 길이방향으로 그 중앙에는 사용자 접촉이 이루어지는 페달이 형성되어 있는 페달링크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동장치.A pedal link interposed between the support rollers so as to be slidably supported at one end thereof, while the other end thereof is connected to the flywheel via a crank arm, and a pedal having a user contact in the center thereof in a longitudinal direction is formed. Exercise apparatus comprising a. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 운동기구부는 상기 페달이 타원형 운동 궤적을 형성하는 일립티컬(elliptical) 구조인 것을 특징으로 하는 운동장치. The exercise device is characterized in that the pedal is an elliptical structure (elliptical) structure to form an elliptical movement trajectory. 삭제delete 삭제delete
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