KR20190118885A - 운동기구 및 운동기구용 부하모듈 - Google Patents

운동기구 및 운동기구용 부하모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운동기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기를 부하모듈로서 사용하는 운동기구 및 운동기구용 부하모듈에 관한 것이다.
본 발명은, 사용자의 운동효과를 부여하기 위하여 입력축(210)을 통하여 회전력으로서 직접 또는 간접으로 부하를 발생키키는 운동기구용 부하모듈로서, 고정자(110), 회전자(120) 및 구동축(130)을 구비하여 상기 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키는 저항력발생부(100)와; 상기 구동축(130)의 저항력을 증속시키기 위하여 사용자에 의하여 회전구동되는 상기 입력축(210)의 회전속도를 증가시켜 상기 구동축(130)으로 전달하는 증속부(300)와; 상기 저항력발생부(100)에 인가되는 전원을 제어하여 상기 구동축(130)의 저항력을 제어하는 상기 저항력발생부(100)에 결합되어 제어부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈을 개시한다.

Description

운동기구 및 운동기구용 부하모듈 {Exercise apparatus and load module therefor}
본 발명은 운동기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기를 부하모듈로서 사용하는 운동기구 및 운동기구용 부하모듈에 관한 것이다.
운동기구란 운동하는 데 쓰는 여러 가지 도구 및 장치를 통틀어 말한다.
그리고 운동기구는, 운동형식, 도구의 사용여부 등에 따라서 다양한 구조 및 형태들로 분류되며, 헬스용 자전거, 엘립티컬, 웨이트 등 다양한 종류들이 있다.
한편 헬스용 자전거, 엘립티컬, 웨이트 등은 사용자가 근력을 키우기 위하여 저항원, 무게추 등을 사용함이 일반적이다.
특히 최근에는 저항원, 무게추를 사용하는 대신에, 공기압을 이용하거나, 발전기를 사용하는 기술들이 특허문헌 1, 2 등 제안되고 있다.
그런데 발전기를 운동기구의 저항원, 무게추를 대신하여 사용함에 있어서, 특허문헌 1, 2 등과 같은 종래기술은, 등속운동(iskinetic exercise), 등장운동(isotonic exercise), 등적운동(isometric exercise) 등 다양한 운동효과를 구현하지 못하는 문제점이 있다.
더 나아가 발전기를 운동기구의 저항원, 무게추를 대신하여 사용함에 있어서, 특허문헌 1, 2 등과 같은 종래기술은, 크기가 커서 상용화가 어려우며, 구조가 복잡하여 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-2011-0126858 A
(특허문헌 2) KR10-1160960 B1
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 장치의 구조가 간단하여 소형화가 가능한 운동기구 및 운동기구용 부하모듈을 제공하는데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 사용자의 운동효과를 부여하기 위하여 입력축(210)을 통하여 회전력으로서 직접 또는 간접으로 부하를 발생키키는 운동기구용 부하모듈로서, 고정자(110), 회전자(120) 및 구동축(130)을 구비하여 상기 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키는 저항력발생부(100)와; 상기 구동축(130)의 저항력을 증속시키기 위하여 사용자에 의하여 회전구동되는 상기 입력축(210)의 회전속도를 증가시켜 상기 구동축(130)으로 전달하는 증속부(300)와; 상기 저항력발생부(100)에 인가되는 전원을 제어하여 상기 구동축(130)의 저항력을 제어하는 상기 저항력발생부(100)에 결합되어 제어부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈을 개시한다.
상기 저항력발생부(100)는, 상기 회전자(120)는, 상기 구동축(130)과 결합되며 N극 및 S극의 영구자석들이 외주면에 번갈아가면서 복수로 배치되며, 상기 고정자(110)는, 상기 회전자(120)의 회전시 3상전원이 발전되도록 각 3상전원에 대응되는 권선코일이 권선되는 권선부(111)가 내주측에 형성될 수 있다.
특히 저항력발생부(100)는 '발전기', '전동기', '전기기기'등으로도 명칭될 수 있으며 동일구조의 전기기기를 제어방식에 따라 '전동모드'와 '발전모드'로 변환할 수 있다. 발전모드로 전기적 부하 역할을 하는 것이 에너지를 효율적으로 사용하는 바 본 명세서에서는 주로 '발전기'로서 설명한다. 그러나 운동기구의 운동모드에 따라 필요시 '전동모드'의 운전도 가능하다.
상기 제어부(400)는, 외부에 설치된 AC전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터(10)로부터 직류의 전원을 인가받는 전원인가부(20)와; 상기 고정자(110)의 3상전원과 전기적으로 연결되도록 DC전원을 AC전원으로 변환하는 인버터부(30)와; 상기 인버터부(30)를 통하여 상기 구동축(130)의 저항력을 제어하는 제어회로부를 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)는, 상기 구동축(130)을 기준으로 상기 증속부(300)에 대향되는 측에서 상기 저항력발생부(100)와 결합되며 상기 제어회로부가 설치된 PCB(430)를 포함하며, 상기 PCB(430)는, 상기 전원인가부(20)와 전기적으로 연결되는 외부단자연결부(431)가 설치되는 전면과, 상기 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들이 설치된 후면을 포함하며, 상기 후면은 상기 저항력발생부(100)를 향하는 것이 바람직하다.
상기 PCB(430)는, 상기 저항력발생부(100)의 측면하우징(113)과 결합되는 제1발전부커버(420)에 결합될 수 있다.
상기 제1발전부커버(420)는, 상기 복수의 MOSFET소자(432)들과 면접촉되는 방열돌출부(421)가 형성될 수 있다.
본 발명은, 또한 사용자의 신체부위와 접촉되어 외력을 전달받는 외력전달부와; 상기와 같은 구성을 가지는 운동기구용 부하모듈(1)과; 상기 외력전달부에 전달된 외력을 회전력으로 변환하여 상기 운동기구용 부하모듈(1)의 입력축(210)에 전달하는 운동전달부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 운동기구 및 운동기구용 부하모듈은, 사용자에게 운동효과를 부여하기 위하여 부하를 발생시키는 입력축에 대하여 입력축의 회전속도를 증속시키는 감속부, 감속부와 구동축이 연결되는 저항력발생부 및 저항력발생부의 저항력을 제어하기 위한 제어부가 순차적으로 결합됨으로써 장치의 구조가 간단하여 소형화가 가능한 이점이 있다.
한편 본 발명에 따른 운동기구 및 운동기구용 부하모듈은, 콤팩트한 구조를 가짐에 따라서 내부, 특히 제어부를 이루는 제어회로 중 MOSFET소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함으로써 고열에 따른 장치의 고장 또는 오작동을 방지하여 유지보수비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 운동기구 및 운동기구용 부하모듈은, 최적화된 감속기, 즉 7.5~10.0의 감속비를 가지는 감속기, 더 나아가 유성감속기를 입력축의 회전속도를 증속시켜 구동축에 전달함으로써 사용자의 사용에 의한 회전방향의 자연스러움을 배가시켜 사용상 편의를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 운동기구용 부하모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 부하모듈의 분해사시도이다.
도 3은, 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ방향의 단면도이다.
도 4는, 도 2에서 PCB의 전면을 보여주는 평면도이다.
도 5는, 도 2에서 PCB의 저면을 보여주는 저면도이다.
도 6은, 도 1에서 PCB 및 제1발전부커버를 보여주는 단면도이다.
도 7은, 도 6에서 제1발전부커버를 보여주는 평면도이다.
도 8은, 도 1에서 권선회로 및 영구자석을 포함하는 저항력발생부의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 9는, 도 1의 부하모듈의 제어의 일예를 보여주는 블럭도이다.
도 10은, 도 1의 부하모듈의 제어의 다른 예를 보여주는 블럭도이다.
이하 본 발명에 따른 운동기구 및 운동기구용 부하모듈에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 운동기구는, 발전기를 이용하는 것을 핵심특징으로 하며, 사용자의 신체부위와 접촉되어 외력을 전달받는 외력전달부(미도시)와; 본 발명에 따른 운동기구용 부하모듈(1)과; 외력전달부에 전달된 외력을 회전력으로 변환하여 운동기구용 부하모듈(1)의 입력축(210)에 전달하는 운동전달부를 포함한다.
상기 외력전달부는, 사용자의 신체부위와 접촉되어 외력을 전달받는 구성으로서 사용자의 운동형태에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 외력전달부는, 사용자가 손 또는 팔, 발 또는 다리 등 접촉되는 신체부위에 따라서 적절한 형상 및 구조를 가질 수 있다.
상기 운동기구 부하모듈(1)은, 기존 운동기구의 저항원, 무게추 등을 대체하는 구성으로서 자세한 설명은 후술한다.
상기 운동전달부는, 외력전달부에 전달된 외력을 회전력으로 변환하여 운동기구용 부하모듈(1)의 입력축(210)에 전달하는 구성으로서, 외력을 가하는 신체부위에 대한 상대운동에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 운동기구 부하모듈(1)이 회전력을 입력받게 되는바 외력전달부에 전달된 외력이 사용자의 신체부위의 선형이동에 의한 경우, 운동전달부는, 선형이동을 회전이동으로 변환라도록 구성되는 등 다양한 구성을 가질 수 있다.
또한 상기 운동전달부는, 하나 이상의 링크부재로 구성되거나, 벨트 및 풀리, 와이어 등 다양한 구성을 포함할 수 있다.
한편 본 발명에 따른 운동기구는, 헬스용자전거, 웨이트 운동기구(숄더프레스, 레그컬, 레그익스텐션 등) 등이 될 수 있으며, 운동기구 부하모듈(1)은 무게추, 회전저항원 등으로 사용될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 운동기구 부하모듈(1)에 관하여 도 1 내지 도 11를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 운동기구 부하모듈(1)은, 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 사용자의 운동효과를 부여하기 위하여 입력축(210)을 통하여 회전력으로서 직접 또는 간접으로 부하를 발생키키는 운동기구용 부하모듈로서, 고정자(110), 회전자(120) 및 구동축(130)을 구비하여 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키는 저항력발생부(100)와; 구동축(130)의 저항력을 증속시키기 위하여 사용자에 의하여 회전구동되는 입력축(210)의 회전속도를 증가시켜 구동축(130)으로 전달하는 증속부(300)와; 저항력발생부(100)에 인가되는 전원을 제어하여 구동축(130)의 저항력을 제어하는 저항력발생부(100)에 결합되어 제어부(400)를 포함한다.
먼저 본 발명에 따른 운동기구 부하모듈(1)은, 앞서 설명한 바와 같이, 사용자의 운동효과를 부여하기 위하여 입력축(210)을 통하여 회전력으로서 직접 또는 간접으로 부하를 발생키키는 저항원, 무게추 등으로 사용된다.
상기 저항력발생부(100)는, 고정자(110), 회전자(120) 및 구동축(130)을 구비하여 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키는 구성으로서, 코일 및 자석의 조합, 회전구동에 의한 전자기력의 변화에 의하여 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
특히 상기 저항력발생부(100)는, '발전기', '전동기', '전기기기'등으로도 명칭될 수 있으며 동일구조의 전기기기를 제어방식에 따라 '전동모드'와 '발전모드'로 변환할 수 있다. 발전모드로 전기적 부하 역할을 하는 것이 에너지를 효율적으로 사용하는 바 본 명세서에서는 주로 '발전기'로서 설명한다. 그러나 운동기구의 운동모드에 따라 필요시 '전동모드'의 운전도 가능하다.
즉, 상기 저항력발생부(100)는, 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키기 위한 방법으로서, 발전모드, 전동모드 등 중 적어도 하나의 모드 수행을 가능하도록 구성됨으로써, 발전모드, 전동모드 등의 선택에 의하여 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시킬 수 있다.
예로서, 상기 저항력발생부(100)는, 고정자(110), 회전자(120) 및 회전자(120)와 함께 회전되도록 결합되는 구동축(130)을 포함할 수 있다.
상기 고정자(110)는, 회전되는 회전자(120) 사이에 발생되는 전자기력에 의하여 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 고정자(110)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 회전자(120)의 회전시 3상전원이 발전되도록 각 3상전원에 대응되는 권선코일(A-A-, B-B-, C-C-)이 권선되는 치형구조의 권선부(111)가 내주측에 형성될 수 있다.
여기서 상기 회전자(120)는, 구동축(130)과 결합되며 고정자(110)의 권선코일(A-A-, B-B-, C-C-)의 배치에 대응되어 N극 및 S극의 영구자석들이 외주면에 번갈아가면서 복수로 배치될 수 있다.
한편 상기 고정자(110)는, 회전자(120)의 회전위치를 측정하기 위한 엔코더(180)가 설치될 수 있다.
상기 엔코더(180)는, 회전자(120)의 회전위치를 측정하기 위한 구성으로서, 치형구조의 권선부(111) 및 인접한 권선부(111) 사이에 설치될 수 있다.
그리고 상기 고정자(110)는, 별도의 부재 또는 일체의 부재로서 외주면을 형성하는 측면하우징(113)이 결합될 수 있다.
한편 상기 측면하우징(113)의 양단은, 제1발전부커버(420), 제2발전부커버(440)가 결합될 수 있다.
상기 제1발전부커버(420)는, 후술하는 증속부(300)가 결합된 측면하우징(113)의 일단과 대향되는 타단에 결합됨과 아울러 구동축(130)를 회전가능하게 지지하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 제1발전부커버(420)는, 후술하는 제어부(400)의 PCB(430)를 지지하기 위하여 PCB(430)가 결합될 수 있다.
여기서 상기 제1발전부커버(420)는, PCB(430)가 결합된 경우 PCB(430)의 보호를 위하여 PCB(430)의 가장자리를 따라서, 대략 측방, 저항력발생부(100)와 반대 쪽으로 개구된 실린더 형상을 이룰 수 있다.
그리고 상기 제1발전부커버(420)는, 실린더 형상 중 개구부분을 복개하여 PCB(430)를 보호하는 커버부재(490)가 결합될 수 있다.
상기 회전자(120)는, 구동축(130)과 함께 회전되도록 구동축(130)과 결합되며 고정자(110)와의 전자기력이 작용하도록 고정자(110)의 구조, 예를 들면 권선구조에 대응되어 구성된다.
예로서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 고정자(110)가 복수의 권선코일(A-A-, B-B-, C-C-)들이 권선되어 구성되는 경우 회전자(120)는, 고정자(110)의 권선코일(A-A-, B-B-, C-C-)의 배치에 대응되어 N극 및 S극의 영구자석(121)들이 외주면에 번갈아가면서 복수로 배치될 수 있다.
상기 구동축(130)은, 입력축(210)에 의하여 가해지는 외부의 회전력을 증속부(300)를 거쳐 회전됨으로써 회전자(120)를 회전시키기 위한 구성으로서 증속부(300)와의 결합구조 등에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 구동축(130)은, 안정적 회전을 위하여 제1발전부커버(420), 제2발전부커버(440) 등에 설치된 베어링(미도시)에 의하여 회전가능하게 지지될 수 있다.
여기서 상기 회전자(120)는, 구동축(130)과 직접 결합되거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축(130)이 끼워지며 외주측에 영구자석(121)들이 결합되는 결합링(122)이 결합되는 제1부재(128), 제1부재(128)의 일단에 결합되어 결합링(122)을 고정하는 제2부재(129)를 포함하여 구동축(130)과 결합되는 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 증속부(300)는, 구동축(130)의 저항력을 증속시키기 위하여 사용자에 의하여 회전구동되는 입력축(210)의 회전속도를 증가시켜 구동축(130)으로 전달하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 증속부(300)는, 입력축(210)의 회전속도 대비 구동축(130)의 감속비를 1/n(n은 1 이상의 실수)으로 하는 것이 바람직하다.
상기 입력축(210)의 회전속도 대비 구동축(130)의 감속비는, 저항력발생부의 외경의 크기에 영향을 줄 뿐만 아니라, 특히 사용자의 사용편의를 위하여 역회전 즉, 후진성(backdrivability)에 영향을 미친다.
이에 실험 및 시뮬레이션의 다수 수행결과, 입력축(210)의 회전속도 대비 구동축(130)의 감속비를 1/n로 정의할 때, n은, 7.5~10.0인 것이 바람직하며, 9인 것이 더욱 바람직하다.
n이 9인 경우, 후진성(backdrivability) 및 사용편의(회전 용이성)를 모두 충족시킬 수 있다.
한편 상기 증속부(300)는, 구동축(130)의 저항력을 증속시키기 위하여 사용자에 의하여 회전구동되는 입력축(210)의 회전속도를 증가시키기 위한 구성으로서, 유성감속기, 하모닉감속기 등이 사용될 수 있다.
예로서, 상기 증속부(300)는, 유성감속기로서, 증속효과 및 감속비의 적절한 값을 가지기 위하여, 복수의 유성기어(310)들과, 복수의 유성기어(310)들이 회전가능하게 결합됨과 아울러 입력축(210)이 고정결합되는 유성기어지지부(320)와, 내주면에 복수의 유성기어(310)들과 기어결합되는 암나사부가 형성된 기어링(330)을 포함할 수 있다.
여기서 상기 복수의 유성기어(310)들의 중심들에 의하여 설정되는 기하학적 중심에 앞서 설명한 구동축(130)이 배치되며, 구동축(130)의 외주면에는 복수의 유성기어(310)들과 기어결합되는 암나사부가 형성된다.
그리고 상기 복수의 유성기어(310)들은, 일단이 유성기어지지부(320)에 결합되는 지지축(311)에 끼워져 회전가능하게 지지되며, 지지축(311)의 타단은 지지플레이트(313)에 의하여 지지될 수 있다.
또한 상기 증속부(300)는, 입력축(210) 만을 외부로 노출시키고 유성기어(310)들, 유성기어지지부(320) 등 대부분의 구성을 복개하는 증속부커버부(340)가 결합될 수 있다.
상기 제어부(400)는, 저항력발생부(100)에 인가되는 전원을 제어하여 구동축(130)의 저항력을 제어하는 저항력발생부(100)에 결합되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제어부(400)는, 외부에 설치된 AC전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터(10)로부터 직류의 전원을 인가받는 전원인가부(20)와; 고정자(110)의 3상전원과 전기적으로 연결되도록 DC전원을 AC전원으로 변환하는 인버터부(30)와; 인버터부(30)를 통하여 구동축(130)의 저항력을 제어하는 제어회로부를 포함할 수 있다.
상기 전원인가부(20)는, 외부에 설치된 AC전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터(10)로부터 직류의 전원을 인가받는 구성으로서, 컨버터(10)와 연결된 한 쌍의 전원연결단자(21, 22)와 연결되는 구성으로서 단자연결구조에 따라 다양한 구성이 가능하다.
여기서 본 발명에 따른 운동기구용 부하모듈은, AC전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터(10)를 모듈의 외부에 설치함으로써 장치를 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또한 장치의 고장이 컨버터(10)에서 빈번하게 발생되는바, 컨버터(10)가 외부에 설치됨으로써 교체 내지 보수가 용이한 이점이 있다.
상기 인버터부(30)는, 저항력발생부(100)에서 발생되는 저항력을 제어하기 위하여 고정자(110)의 3상전원과 전기적으로 연결되도록 DC전원을 AC전원으로 변환하는 구성으로서, DC-AC 변환 구성에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 인버터부(30)는, 복수의 MOSFET소자(432)들에 의하여 구성될 수 있다.
상기 제어회로부는, 인버터부(30)를 통하여 구동축(130)의 저항력을 제어하는 구성으로서 제어로직에 따라서 다양한 구조 및 회로구성이 가능하다.
한편, 상기 제어부(400)는, 구동축(130)을 기준으로 증속부(300)에 대향되는 측에서 저항력발생부(100)와 결합되며 제어회로부가 설치된 PCB(430)를 포함할 수 있다.
상기 PCB(430)는, 구동축(130)을 기준으로 증속부(300)에 대향되는 측에서 저항력발생부(100)와 결합되며 제어회로부가 설치되는 구성으로서, 제어회로 등의 구성에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 PCB(430)는, 저항력발생부(100)를 포함한 전체 구성이 원통형상을 이루는 것이 바람직한바, 평면형상이 전체로 원판 형상을 이룰 수 있다.
여기서 상기 PCB(430)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 도선의 연결, 기타 배선의 편의를 위하여 원판 형상 중 편의에 따라서 일부가 절개되어 형성될 수 있음은 물론이다.
그리고 상기 PCB(430)는, 전원인가부(20)와 전기적으로 연결되는 외부단자연결부(431)가 설치되는 전면과, 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들이 설치된 후면을 포함할 수 있다. 여기서 상기 후면은 저항력발생부(100)를 향하는 면을 말한다.
여기서 상기 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들은, 작동과정에서 고열이 발생되어 PCB(430)에 영향을 주어 고장의 원인으로 작용하거나 저항력발생부(100)의 작동에도 영향을 주는 문제점이 있다.
이에 상기 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시킴이 바람직하다.
한편 상기 PCB(430)는, 저항력발생부(100)의 측면하우징(113)과 결합되는 제1발전부커버(420)에 결합될 수 있다.
여기서 상기 제1발전부커버(420)는, PCB(430) 중 발열량이 많은 부분인 방열부분, 예를 들면 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들과 면접촉되는 방열돌출부(421)가 형성될 수 있다.
상기 방열돌출부(421)는, PCB(430) 중 발열량이 많은 부분인 방열부분, 예를 들면 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들과 면접촉되어 방열부분, 특히 복수의 MOSFET소자(432)들로부터 열을 전달받아 전달받은 열을 제1발전부커버(420) 전체로 방열되도록 할 수 있다.
한편 상기 제어부(400)에 의한 저항력발생부(100)의 구동축(130)에 대한 토크, 회전속도 등의 제어는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 제어블럭도를 통하여 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
예로서, 상기 저항력발생부(100)의 구동축(130)에 대한 토크, 회전속도는, boost rectifier를 포함하는 인버터부(30)에 인가되는 전압값 Vdc를 제어함으로써 제어될 수 있다.
구체적으로 상기 제어부(400)는, 인버터부(30)의 구성에 더하여 인버터부(30)에 가해지는 인가전압이 미리 설정한 전압으로 일정하게 유지시켜주는 레귤레이터(buck converter; 40)를 추가로 포함할 수 있는데, 이때 저항력발생부(100)의 구동축(130)에 대한 토크, 회전속도는, 도 9에 도시된 바와 같이, 레귤레이터(40)에 가해지는 전류값(ibuck)을 제어하거나, 도 10에 도시된 바와 같이, 인버터부(30)에 가해지는 전류값(iq)을 제어함으로써 제어될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 저항력발생부 300 : 증속부
400 : 제어부 210 : 입력축
130 : 구동축

Claims (7)

  1. 사용자의 운동효과를 부여하기 위하여 입력축(210)을 통하여 회전력으로서 직접 또는 간접으로 부하를 발생키키는 운동기구용 부하모듈로서,
    고정자(110), 회전자(120) 및 구동축(130)을 구비하여 상기 구동축(130)의 회전에 대하여 저항력을 발생시키는 저항력발생부(100)와;
    상기 구동축(130)의 저항력을 증속시키기 위하여 사용자에 의하여 회전구동되는 상기 입력축(210)의 회전속도를 증가시켜 상기 구동축(130)으로 전달하는 증속부(300)와;
    상기 저항력발생부(100)에 인가되는 전원을 제어하여 상기 구동축(130)의 저항력을 제어하는 상기 저항력발생부(100)에 결합되어 제어부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저항력발생부(100)는,
    상기 회전자(120)는, 상기 구동축(130)과 결합되며 N극 및 S극의 영구자석들이 외주면에 번갈아가면서 복수로 배치되며,
    상기 고정자(110)는, 상기 회전자(120)의 회전시 3상전원이 발전되도록 각 3상전원에 대응되는 권선코일이 권선되는 권선부(111)가 내주측에 형성되는 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    외부에 설치된 AC전원을 DC전원으로 변환하는 컨버터(10)로부터 직류의 전원을 인가받는 전원인가부(20)와;
    상기 고정자(110)의 3상전원과 전기적으로 연결되도록 DC전원을 AC전원으로 변환하는 인버터부(30)와;
    상기 인버터부(30)를 통하여 상기 구동축(130)의 저항력을 제어하는 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 구동축(130)을 기준으로 상기 증속부(300)에 대향되는 측에서 상기 저항력발생부(100)와 결합되며 상기 제어회로부가 설치된 PCB(430)를 포함하며,
    상기 PCB(430)는, 상기 전원인가부(20)와 전기적으로 연결되는 외부단자연결부(431)가 설치되는 전면과, 상기 인버터부(30)를 이루는 복수의 MOSFET소자(432)들이 설치된 후면을 포함하며, 상기 후면은 상기 저항력발생부(100)를 향하는 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 PCB(430)는, 상기 저항력발생부(100)의 측면하우징(113)과 결합되는 제1발전부커버(420)에 결합된 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1발전부커버(420)는, 상기 복수의 MOSFET소자(432)들과 면접촉되는 방열돌출부(421)가 형성된 것을 특징으로 하는 운동기구용 부하모듈.
  7. 사용자의 신체부위와 접촉되어 외력을 전달받는 외력전달부와;
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 따른 운동기구용 부하모듈(1)과;
    상기 외력전달부에 전달된 외력을 회전력으로 변환하여 상기 운동기구용 부하모듈(1)의 입력축(210)에 전달하는 운동전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동기구.
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