TW201716119A - 電磁制動式自行車訓練器及其阻力控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種電磁制動式自行車訓練器,其包含有一基座、設置於該基座上的一支撐組件與一磁滯阻力產生模組,該支撐組件包含有一支撐臂以及一設置於該支撐臂以固定一踩踏輪體之一輪軸的固定件,該磁滯阻力產生模組包含有一內導磁固定件、一外導磁固定件、一設置於該內導磁固定件與該外導磁固定件之間的半硬磁材料旋轉件以及一導電線圈,該導電線圈接受一電力而感應該內導磁固定件與該外導磁固定件產生相異的磁極,而使該半硬磁材料旋轉件對應產生磁滯效應而於旋轉時產生一磁滯阻力。

Description

電磁制動式自行車訓練器及其阻力控制方法
本發明為有關一種自行車訓練器,尤指一種電磁制動式自行車訓練器及其阻力控制方法。
自行車,或稱腳踏車、單車、鐵馬等,是一種常見的代步工具,但隨著時代的變遷,自行車已成為現代人生活中的休閒娛樂工具,於騎乘自行車之時,可以欣賞沿路的風景,並可同時達成運動健身的目的,而廣受大眾的喜愛,然而,並非所有的場所以及氣候皆適合騎乘自行車,如雪地或下雨的時候等,因此,為了可以在任何情況下皆能享受騎乘自行車的樂趣,遂發展出了自行車訓練器。只要將自己的自行車固定定位於該自行車訓練器上,便可無視於空間以及地點的問題,隨意享受騎乘自行車的樂趣。
為了符合實際騎乘的實境,某些自行車訓練器進一步設置一個可隨著速度而改變阻力的機械機構,該阻力曲線可按照一預設的使用情境做設定調整,惟此種設計僅能針對單一使用情境設計,無法隨意控制大小即可程式化。
因此更進一步設計出一個可電控調整阻力的裝置,如美國專利第US 20140171272號之「Bicycle trainer」,其包含有一框架組件(frame assembly)以及一飛輪組件(flywheel assembly),該框架組件用以支撐該飛輪組件,該飛輪組件具有一連動軸(flywheel axle)、一圍繞設置於該連動軸外的磁制動件(T-shaped portions)以及一連接於該連動軸的磁性旋轉件(flywheel member),該磁制動件接收一電流而產生一磁場,當該連動軸帶動該磁性旋轉件旋轉時,該磁性旋轉件抵抗該磁場旋轉進而提供一阻力,且根據該電流的改變而可改變磁場的大小,進而改變該阻力的大小,以模擬各種不同的情境。
然而,這樣的阻力產生方式需要耗費相當的電力,因此,現有自行車訓練器仍必須連接外部電力才能進行完整的功能運作,實際上仍受到使用地點的限制。
本發明的主要目的,在於解決自行車訓練器因電力消耗功率大而需要外部電力,而導致受限於使用地點的問題。
為達上述目的,本發明提供一種電磁制動式自行車訓練器,包含有一基座、一設置於該基座上的支撐組件以及一固定於該基座上的磁滯阻力產生模組,該支撐組件包含有一設置於該基座上的支撐臂以及一設置於該支撐臂遠離該基座之一端並用以固定一踩踏輪體之一輪軸的固定件,該磁滯阻力產生模組包含有一內導磁固定件、一外導磁固定件、一設置於該內導磁固定件與該外導磁固定件之間的半硬磁材料旋轉件以及一接收一電力的導電線圈,該內導磁固定件具有一容納該導電線圈的容置槽以及一內感應磁區,該外導磁固定件具有一對應該內感應磁區之位置的外感應磁區,該半硬磁材料旋轉件對應設置於該內感應磁區與該外感應磁區之間並對應該後輪軸之轉動而旋轉,該內感應磁區具有複數間隔設置的內凹陷部而形成複數相鄰該半硬磁材料旋轉件的內磁力部,該外感應磁區具有複數間隔設置的外凹陷部而形成複數相鄰該半硬磁材料旋轉件的外磁力部,該些外磁力部係對應於該些內凹陷部之位置,該些內磁力部則對應於該些外凹陷部之位置。
該導電線圈接受該電力而感應該些外磁力部及該些內磁力部產生相異的磁性,而使該半硬磁材料旋轉件對應產生磁性而於旋轉時產生一磁滯阻力。
為達上述目的,本發明又提供一種電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,包含有以下步驟:
S1:一使用者透過一中央控制模組調整預定之一踩踏阻力的大小;
S2:該中央控制模組輸入一電力至一磁滯阻力產生模組的一導電線圈,該導電線圈感應該磁滯阻力產生模組的一內導磁固定件的複數個內磁力部與該磁滯阻力產生模組的一外導磁固定件的複數個外磁力部產生相異的磁性,該內導磁固定件具有複數個與該些內磁力部間隔設置的內凹陷部,該外導磁固定件具有複數個與該些外磁力部間隔設置的外凹陷部,該些外磁力部係對應於該些內凹陷部之位置,該些內磁力部則對應於該些外凹陷部之位置;
S3:該使用者藉由踩踏牽引一踩踏輪體轉動,並使該磁滯阻力產生模組的一半硬磁材料旋轉件隨著該踩踏輪體轉動,其中該半硬磁材料旋轉件設置於該內導磁固定件與該外導磁固定件之間;以及
S4:該半硬磁材料旋轉件受到該外磁力部與該內磁力部之交互影響而於旋轉時產生一磁滯阻力,其係對應於該使用者預定之該踩踏阻力。
綜上所述,本發明具有以下特點:
一、 藉由該磁滯阻力產生模組作為阻力產生的機構,利用半硬磁材料旋轉件之導磁特性,使該內導磁固定件與該外導磁固定件之磁滯阻力能有效率的產生效果,當該後輪帶動該半硬磁材料旋轉件旋轉時,即會產生平順的阻力,有效大幅降低所需電力。
二、 藉由該半硬磁材料旋轉件並未與該內導磁固定件、該外導磁固定件接觸,因此並不會產生因磨損而損耗的問題,而具有壽命長以及消耗成本低的優點。
三、 可控制導電線圈的輸入電壓或電流,達到產生多變阻力的結果,以更精準的模擬各種騎乘情境。
有關本發明的詳細說明及技術內容,現就配合圖式說明如下:
請參閱「圖1A」、「圖1B」至「圖6」所示,本發明為一種電磁制動式自行車訓練器,包含有一基座10、一支撐組件20以及一磁滯阻力產生模組40,該支撐組件20設置於該基座10上,並具有一設置於該基座10上的支撐臂21以及一設置於該支撐臂21遠離該基座10之一端以固定一踩踏輪體2之一輪軸(圖未示)的固定件22,本實施例中,是以兩個該支撐臂21作為舉例說明。
請配合參閱「圖2」所示,該磁滯阻力產生模組40包含有一內導磁固定件41、一外導磁固定件42、一半硬磁材料旋轉件43以及一接收一電力的導電線圈44,該內導磁固定件41具有一容納該導電線圈44的容置槽411以及一內感應磁區412,該外導磁固定件42具有一對應該內感應磁區412之位置的外感應磁區421,於此實施例中,該內導磁固定件41與該外導磁固定件42是利用一鎖固件110而彼此鎖固在一起,該半硬磁材料旋轉件43對應設置於該內感應磁區412與該外感應磁區421之間並對應該輪軸之轉動而旋轉,該內感應磁區412順延該半硬磁材料旋轉件43之旋轉方向具有複數間隔設置的內凹陷部412a而形成複數相鄰該半硬磁材料旋轉件43的內磁力部412b,該外感應磁區421順延該半硬磁材料旋轉件43之旋轉方向具有複數間隔設置的外凹陷部421a而形成複數相鄰該半硬磁材料旋轉件43的外磁力部421b,該些外磁力部421b係對應於該些內凹陷部412a之位置,而該些內磁力部412b則對應於該些外凹陷部421a之位置。其中該半硬磁材料旋轉件43的材質可為鐵、鈷、鎳及其合金所組成。
當該導電線圈44接受該電力時,會感應該些外磁力部421b及該些內磁力部412b產生相異的磁性,而使該半硬磁材料旋轉件43對應產生磁性而於旋轉時產生平順的阻力,有效大幅降低所需電力,且該內導磁固定件41、該外導磁固定件42與該半硬磁材料旋轉件43彼此之間並未接觸到,因此不會有因磨損而需要進行替換的問題,可以提高使用壽命並減少消耗成本。
本實施例中更具有一相對該支撐組件20而設置於該基座10上的連動組件30,該連動組件30包含有一固定連接於該基座10上的定位座31以及一與該定位座31樞接的連動軸32,該連動軸32與該固定件22之距離對應於該踩踏輪體2之輪圈半徑,而使該連動軸32接觸該踩踏輪體2,並隨該踩踏輪體2之轉動而旋轉,且該半硬磁材料旋轉件43連接於該連動軸32而隨該連動軸32旋轉而轉動。
於本實施例中,是利用一設置於該基座10上的發電儲存模組50來提供該電力,而該發電儲存模組50與該磁滯阻力產生模組40分別設置於該踩踏輪體2之兩側,可以避免該發電儲存模組50與該磁滯阻力產生模組40同時作用時,產生的磁場互相干擾的問題,以及達到重量平衡之效果,確保旋轉順暢,並包含有一對應該踩踏輪體2而轉動的發電機51、一電性連接於該發電機51的整流穩壓單元53(示於「圖5」)以及一電性連接該發電機51的電力儲存單元52(示於「圖5」),其中該整流穩壓單元53、該電力儲存單元52係省略於「圖1A」及其他圖式的結構圖中,以方便敘述該電磁制動式自行車訓練器之主要結構,且本實施例中,該發電機51為連接於該連動軸32。如「圖1B」所示,該發電機51包含有一與該連動軸32連接的內轉子磁力件511以及一環繞於該內轉子磁力件511外的定子發電組件512,該連動軸32帶動位於內側的該內轉子磁力件511轉動,就可利用較小的阻力來改變磁場而使該定子發電組件512感應產生該電力,同時降低影響該磁滯阻力產生模組40內的總力,讓磁滯阻力產生模組40所提供的阻力值能更精準。
該整流穩壓單元53將該發電機51所產生之電力進行整流與穩壓,再傳輸至該電力儲存單元52,該電力儲存單元52則將該電力進行儲存,並於需要時提供給該磁滯阻力產生模組40,使該些外磁力部421b及該些內磁力部412b產生相異的磁性,因此,可以將使用者於踩踏該踩踏輪體2所產生的動力,轉換成所需的該電力儲存起來,達到自給自足的目的,不需要額外外接電源,而可使用於各種無法提供電力的場所,如郊外、風景區等,不會有環境受限的問題,亦符合綠色環保的趨勢。此實施例中,該電力儲存單元52為鋰電池,但不以此為限。
此外,由於該半硬磁材料旋轉件43因順應該內導磁固定件41及該外導磁固定件42之磁性而於旋轉時不斷的變換分子排列以改變磁極時,會產生熱能,且當該發電機51進行發電時亦會產生熱能,因此,可以於該連動軸32上設置一散熱件100,以對該磁滯阻力產生模組40以及該發電機51進行散熱,減少熱所產生的影響,如效率降低等,本實施例中是將該散熱件100設置於該磁滯阻力產生模組40以及該發電機51之間,並具有複數個連接於該連動軸32並以該連動軸32為中心的葉片101,但不以此為限。
如「圖3」與「圖4」所示,本發明還包含有一力量偵測模組90,其包含有一固定連接於該磁滯阻力產生模組40的連接固定臂91、一設置於該連接固定臂91上的形變感應單元92以及一固定於該基座10上的擋止件93,於此實施例中,該擋止件93為設置於該定位座31之上,該連接固定臂91具有一供設置該形變感應單元92的本體911,以及分別位於該本體911兩端的一連接端912與一承力端913,該連接端912固定連接該磁滯阻力產生模組40之外導磁固定件42,而該承力端913對應於該擋止件93之位置,當該踩踏輪體2帶動該連動軸32轉動時,該磁滯阻力產生模組40與該連接固定臂91會跟著被帶動,但當被帶動時,該連接固定臂91之該承力端913會被該擋止件93擋住,使該連接固定臂91產生形變,進而使設置於該本體911上的該形變感應單元92感應形變的變化量而計算出騎乘者的踩踏功率,並較傳統利用加速度以電腦模擬計算出力度的方式準確,更可以進一步計算騎乘者的卡路里等資訊,並結合其他資訊以做為體適能評估之用。
續搭配參閱「圖5」所示,本實施例更包含有一中央控制模組60、一無線傳輸模組70以及一外部裝置80,該中央控制模組60與該磁滯阻力產生模組40、該發電儲存模組50以及該力量偵測模組90電性連接,以偵測及計算各項騎乘數據,如踩踏功率、騎行速度、踏頻、騎行時間、距離、消耗卡路里等等,並可調整該磁滯阻力產生模組40的輸入功率,而該中央控制模組60亦與該無線傳輸模組70電性連接,該無線傳輸模組70為利用無線傳輸的方式,如低功率藍芽(BlueTooth Smart )以及 ANT+等,將騎乘數據輸出至一外部裝置80,該外部裝置80可以為手機、平板電腦、電腦或電視等等,以顯示出騎乘數據,此外,該外部裝置80更可以包含有一行動應用程式81,而可作為主動式可程式之介面,供使用者進行踩踏阻力的調整等設定。實際運作流程將於後段做詳細的說明,在此則不另行贅述。
續搭配參閱「圖6」所示,為一較佳實施例的使用狀態,係可以將一般自行車1之後輪軸直接配合本發明進行使用,更詳細的說明,於使用時,先將該二固定件22分別夾置於該後輪軸之兩端,以進行該後輪軸之固定,並調整該連動軸32與該固定件22之距離,使其對應於該踩踏輪體2之輪圈半徑,而使該連動軸32可以接觸該踩踏輪體2,並隨該踩踏輪體2之轉動而旋轉,該連動軸32旋轉而可以同步帶動該發電機51以及該磁滯阻力產生模組40,該發電機51之該內轉子磁力件511轉動而可使該定子發電組件512感應產生該電力,該電力會透過該電力儲存單元52供給該磁滯阻力產生模組40,以產生阻力。除上述利用組合一般自行車的方式之外,本發明亦可配合一體製成的飛輪踩踏機構,而同樣藉由該磁滯阻力產生模組40進行阻力調整,並透過該發電儲存模組50達到自給自足的電力提供。
續搭配參閱「圖7」所示,本發明之阻力控制方法包含有以下步驟:
S1:一使用者透過一中央控制模組60調整預定之一踩踏阻力的大小,或可透過一模擬路徑選擇模組進行模擬路徑選擇,而提供該中央控制模組60依照一虛擬路程進行該踩踏阻力大小的調整,即可模擬實際騎乘路徑之阻力,提高騎乘上的樂趣。其中,更包含有以下步驟:
S1A:該使用者輸入該踩踏阻力的大小至一外部裝置80的一行動應用程式81之中。
S1B:該行動應用程式81以無線連接的方式,如低功率藍芽(BlueTooth Smart )以及 ANT+等,傳輸至一無線傳輸模組70,進而傳輸至該中央控制模組60。
S2:該中央控制模組60根據該踩踏阻力的大小而輸入一電力至一磁滯阻力產生模組40的一導電線圈44,該導電線圈44感應該磁滯阻力產生模組40的一內導磁固定件41的複數個內磁力部412b與該磁滯阻力產生模組40的一外導磁固定件42的複數個外磁力部421b產生相異的磁性,且該內導磁固定件41具有複數個與該些內磁力部412b間隔設置的內凹陷部412a,該外導磁固定件42具有複數個與該些外磁力部421b間隔設置的外凹陷部421a,並該些外磁力部421b係對應於該些內凹陷部412a之位置,該些內磁力部412b則對應於該些外凹陷部421a之位置。
S3:該使用者藉由踩踏牽引一踩踏輪體2轉動,並使該磁滯阻力產生模組40的一半硬磁材料旋轉件43隨著該踩踏輪體2轉動,其中該半硬磁材料旋轉件43設置於該內導磁固定件41與該外導磁固定件42之間,與此同時,該踩踏輪體2會一併帶動一發電儲存模組50,進行發電與儲存,並將該發電儲存模組50儲存後的電力提供給步驟S2使用。且由於該磁滯阻力產生模組40產生阻力以及該發電儲存模組50發電時,會產生熱能,因此,該踩踏輪體2可以一併帶動一散熱件100,以對該磁滯阻力產生模組40與該發電儲存模組50進行散熱。
S4:由於該外磁力部421b與該內磁力部412b產生相異的磁性,該半硬磁材料旋轉件43受到相異的磁性的相互影響而於旋轉時產生一磁滯阻力,其係對應於該使用者預定之該踩踏阻力。綜上所述,本發明具有以下特點:
一、 藉由該磁滯阻力產生模組作為阻力產生的機構,利用半硬磁材料旋轉件之磁滯特性,使該內導磁固定件與該外導磁固定件之磁滯阻力能有效率的產生效果,大幅降低所需電力。
二、 藉由該內導磁固定件、該外導磁固定件與該半硬磁材料旋轉件彼此之間並未接觸到,因此不會有因磨損而需要進行替換的問題,可以提高使用壽命並減少消耗成本。
三、 藉由該內轉子磁力件之結構作為該發電機,而具有小抵抗阻力之優點而不致影響到磁滯阻力產生模組所提供的總阻力值。
四、 將該發電儲存模組所產生的電力提供給該磁滯阻力產生模組,而透過該磁滯阻力產生模組之低耗電特性,而完全不需要額外電源線連接插座,而可真正不受環境、時間、空間之限制。
五、 配合該中央控制模組的使用,可隨意控制輸入導電線圈的電流或電壓,進而模擬各種使用情境的狀態,甚至可按照一實際騎乘路線所收集到的阻力值在本自行車訓練器重現。
六、 藉由該散熱件的設置,可以對該磁滯阻力產生模組以及該發電機進行散熱,減少熱所產生的影響。
七、 藉由該力量偵測模組的設置,可以實際偵測到使用者踩踏的力度,而較傳統利用加速度以電腦模擬計算出力度的方式準確。
八、 利用該中央控制模組與該磁滯阻力產生模組、該發電儲存模組以及該力量偵測模組電性連接,而可偵測及計算各項騎乘數據,並利用該無線傳輸模組傳輸至該外部裝置,以供使用者觀看,並可以搭配軟體而形成可程式之介面,供使用者進行調整設定。
因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件,爰依法提出申請,祈  鈞局早日賜准專利,實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明,惟以上所述者,僅爲本發明的一較佳實施例而已,當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等,皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。
1‧‧‧自行車
2‧‧‧踩踏輪體
10‧‧‧基座
20‧‧‧支撐組件
21‧‧‧支撐臂
22‧‧‧固定件
30‧‧‧連動組件
31‧‧‧定位座
32‧‧‧連動軸
40‧‧‧磁滯阻力產生模組
41‧‧‧內導磁固定件
411‧‧‧容置槽
412‧‧‧內感應磁區
412a‧‧‧內凹陷部
412b‧‧‧內磁力部
42‧‧‧外導磁固定件
421‧‧‧外感應磁區
421a‧‧‧外凹陷部
421b‧‧‧外磁力部
43‧‧‧半硬磁材料旋轉件
44‧‧‧導電線圈
50‧‧‧發電儲存模組
51‧‧‧發電機
511‧‧‧內轉子磁力件
512‧‧‧定子發電組件
52‧‧‧電力儲存單元
53‧‧‧整流穩壓單元
60‧‧‧中央控制模組
70‧‧‧無線傳輸模組
80‧‧‧外部裝置
81‧‧‧行動應用程式
90‧‧‧力量偵測模組
91‧‧‧連接固定臂
911‧‧‧本體
912‧‧‧連接端
913‧‧‧承力端
92‧‧‧形變感應單元
93‧‧‧擋止件
100‧‧‧散熱件
101‧‧‧葉片
110‧‧‧鎖固件
S1~S4、S1A、S1B‧‧‧步驟
圖1A,為本發明一較佳實施例的立體結構示意圖。 圖1B,為圖1A之局部放大示意圖。 圖2,為本發明之磁滯阻力產生模組的立體剖面示意圖。 圖3,為本發明一較佳實施例的後視平面示意圖。 圖4,為本發明一較佳實施例的局部分解示意圖。 圖5,為本發明一較佳實施例的功能方塊示意圖。 圖6,為本發明一較佳實施例的使用狀態示意圖。 圖7,為本發明一較佳實施例的流程示意圖。
10‧‧‧基座
20‧‧‧支撐組件
21‧‧‧支撐臂
22‧‧‧固定件
30‧‧‧連動組件
31‧‧‧定位座
32‧‧‧連動軸
40‧‧‧磁滯阻力產生模組
51‧‧‧發電機
511‧‧‧內轉子磁力件
512‧‧‧定子發電組件
100‧‧‧散熱件
101‧‧‧葉片

Claims (20)

  1. 一種電磁制動式自行車訓練器,包含有: 一基座; 一設置於該基座上的支撐組件,該支撐組件包含有一設置於該基座上的支撐臂以及一設置於該支撐臂遠離該基座之一端並用以固定一踩踏輪體之一輪軸的固定件;以及 一固定於該基座上的磁滯阻力產生模組,包含有一內導磁固定件、一外導磁固定件、一設置於該內導磁固定件與該外導磁固定件之間的半硬磁材料旋轉件以及一接收一電力的導電線圈,該內導磁固定件具有一容納該導電線圈的容置槽以及一內感應磁區,該外導磁固定件具有一對應該內感應磁區之位置的外感應磁區,該半硬磁材料旋轉件對應設置於該內感應磁區與該外感應磁區之間並對應該輪軸之轉動而旋轉,該內感應磁區具有複數間隔設置的內凹陷部而形成複數相鄰該半硬磁材料旋轉件的內磁力部,該外感應磁區具有複數間隔設置的外凹陷部而形成複數相鄰該半硬磁材料旋轉件的外磁力部,該些外磁力部係對應於該些內凹陷部之位置,該些內磁力部則對應於該些外凹陷部之位置; 該導電線圈接受該電力而感應該些外磁力部及該些內磁力部產生相異的磁性,而使該半硬磁材料旋轉件對應產生磁性而於旋轉時產生一磁滯阻力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更具有一相對該支撐組件而設置於該基座上的連動組件,該連動組件包含有一固定連接於該基座上的定位座以及一與該定位座樞接的連動軸,該連動軸與該固定件之距離對應於該踩踏輪體之輪圈半徑,而使該連動軸接觸該踩踏輪體,並隨該踩踏輪體之轉動而旋轉; 該半硬磁材料旋轉件連接於該連動軸而隨該連動軸旋轉而轉動。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一設置於該基座上的發電儲存模組,該發電儲存模組包含有一對應該踩踏輪體之轉動的發電機、一電性連接於該發電機的整流穩壓單元以及一電性連接該整流穩壓單元的電力儲存單元,該電力儲存單元係提供該電力予該磁滯阻力產生模組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一與該磁滯阻力產生模組、該發電儲存模組電性連接的中央控制模組。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一與該中央控制模組電性連接的無線傳輸模組以及一與該無線傳輸模組無線連接的外部裝置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中該無線傳輸模組之無線連接方式為選自於由低功率藍芽(BlueTooth Smart )以及 ANT+所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中該外部裝置具有一控制該中央控制模組的行動應用程式。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中該發電機更包含有一對應該踩踏輪體之轉動而旋轉的內轉子磁力件、一環繞於該內轉子磁力件外的定子發電組件,透過該內轉子磁力件之轉動改變磁場而使該定子發電組件感應產生電力。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一設置於該基座上的發電儲存模組,該發電儲存模組包含有一連接於該連動軸的發電機、一電性連接於該發電機的整流穩壓單元以及一電性連接該整流穩壓單元的電力儲存單元,該電力儲存單元係提供電力予該磁滯阻力產生模組。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中該磁滯阻力產生模組與該發電儲存模組分別設置於該踩踏輪體之兩側。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一設置於該連動軸上的散熱件,該散熱件設置於該磁滯阻力產生模組與該發電儲存模組之間,並具有複數個連接於該連動軸並以該連動軸為中心的葉片。
  12. 如申請專利範圍第2項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一設置於該連動軸上的散熱件,並該散熱件具有複數個連接於該連動軸並以該連動軸為中心的葉片。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一力量偵測模組,該力量偵測模組包含有一連接於該磁滯阻力產生模組的連接固定臂、一設置於該連接固定臂上的形變感應單元以及一固定於該基座上的擋止件,該連接固定臂具有一供設置該形變感應單元的本體,以及分別位於該本體兩端的一連接端與一承力端,該連接端固定連接該磁滯阻力產生模組之外導磁固定件,而該承力端對應於該擋止件之位置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電磁制動式自行車訓練器,其中更包含有一與該力量偵測模組電性連接的中央控制模組、一與該中央控制系統電性連接的無線傳輸模組以及一與該無線傳輸模組無線連接的外部裝置。
  15. 一種電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,包含有以下步驟: S1:一使用者透過一中央控制模組調整預定之一踩踏阻力的大小; S2:該中央控制模組輸入一電力至一磁滯阻力產生模組的一導電線圈,該導電線圈感應該磁滯阻力產生模組的一內導磁固定件的複數個內磁力部與該磁滯阻力產生模組的一外導磁固定件的複數個外磁力部產生相異的磁性,該內導磁固定件具有複數個與該些內磁力部間隔設置的內凹陷部,該外導磁固定件具有複數個與該些外磁力部間隔設置的外凹陷部,該些外磁力部係對應於該些內凹陷部之位置,該些內磁力部則對應於該些外凹陷部之位置; S3:該使用者藉由踩踏牽引一踩踏輪體轉動,並使該磁滯阻力產生模組的一半硬磁材料旋轉件隨著該踩踏輪體轉動,其中該半硬磁材料旋轉件設置於該內導磁固定件與該外導磁固定件之間;以及 S4:該半硬磁材料旋轉件受到該外磁力部與該內磁力部之交互影響而於旋轉時產生一磁滯阻力,其係對應於該使用者預定之該踩踏阻力。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,其中於步驟S1中,更包含有以下步驟: S1A:該使用者輸入該踩踏阻力的大小至一外部裝置的一行動應用程式;以及 S1B:該行動應用程式以無線連接的方式傳輸至一無線傳輸模組,進而傳輸至該中央控制模組。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,其中於於步驟S1B中,無線連接的方式為選自於由BlueTooth Smart以及ANT+所組成之群組。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,其中於步驟S3中,該踩踏輪體一併帶動一發電儲存模組,進行發電與儲存,該發電儲存模組儲存後的電力係提供給步驟S2使用。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,其中於步驟S3中,該踩踏輪體一併帶動一散熱件,以對該磁滯阻力產生模組與該發電儲存模組進行散熱。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之電磁制動式自行車訓練器的阻力控制方法,其中於步驟S1中,該使用者係透過一模擬路徑選擇模組進行模擬路徑選擇,而提供該中央控制模組依照一虛擬路程進行踩踏阻力大小的調整。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10272280B2 (en) * 2017-02-16 2019-04-30 Technogym S.P.A. Braking system for gymnastic machines and operating method thereof
KR101907056B1 (ko) * 2017-07-04 2018-10-11 영남대학교 산학협력단 체인링과 결합된 부하와 파워센서를 이용한 자전거 연습기
US10384111B2 (en) * 2017-11-08 2019-08-20 Shu-Chiung Liao Lai Bicycle trainer
US11311765B2 (en) * 2019-07-01 2022-04-26 Paradox Holdings, Llc Electronically enabled road bicycle with dynamic loading
TWI705838B (zh) * 2019-10-09 2020-10-01 光旴科技股份有限公司 電動阻尼回授之自行車訓練設備
US11534656B2 (en) 2019-11-20 2022-12-27 Tacx B.V. Bicycle training system with improved motion

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW405408U (en) * 1999-12-06 2000-09-11 Lai Guo Rung Magnetic control damper structure of exercising cart
US6964633B2 (en) * 2003-02-20 2005-11-15 Saris Cycling Group, Inc. Exercise device with an adjustable magnetic resistance arrangement
US20070021278A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Forhouse Corporation Load controller of magnetic brake for exercise machine
US7530933B2 (en) * 2006-01-18 2009-05-12 Giant Manufacturing Co., Ltd. Resistance generating device for a training bicycle
US8162803B2 (en) * 2010-02-05 2012-04-24 Bell Sports, Inc. Magnetic resistance trainer power measurement
TWM386091U (en) * 2010-03-04 2010-08-11 Leader Motor Corp Self-powered electric damping system for bicycle training device
TW201204438A (en) * 2010-07-20 2012-02-01 Zheng-Hu Chen Spinning bike training machine having functions of power supply and resistance adjustment
US9999818B2 (en) * 2012-08-27 2018-06-19 Wahoo Fitness Llc Bicycle trainer
TWM475515U (en) * 2013-04-03 2014-04-01 J D Components Co Ltd Bicycle trainer resistance power generation mechanism
US8957641B1 (en) * 2013-09-26 2015-02-17 Chi Hua Fitness Co., Ltd. Magnetic controlled power generator
GB201322478D0 (en) * 2013-12-18 2014-02-05 Gyo Gym Ltd Improvements in or relating to generating your own power
CN204723731U (zh) * 2015-03-23 2015-10-28 百度在线网络技术(北京)有限公司 骑行训练系统及自行车
CN204637445U (zh) * 2015-05-27 2015-09-16 邱立国 自行车发电训练架

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