TWI363482B - Linear motor for imparting vibration to a supported body - Google Patents

Description

U63482 , 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種涉及於身體保健、訓練的全身性振動訓 練機’尤指線型馬達運用於對人體產生振動效果的振動訓 練機。 【先前技術】 目前有-種稱作振動訓練法，其主要係利用機械引起 人體肌肉振盪，以達到刺激神經肌肉的效果，其強度取決 於機械器具產生振動的頻率與振幅，#中頻率是指振動器 :每單位時間内所產生的週期，而振幅則是週期性振動中 取大值與最小值的差值之一半。振動訓練的生理機制主要 與增強式訓練的「牽張縮短循環」類似，制其離心收縮 卩作向。收縮的作用方式，透過彈性與伸張反射機轉 的影響，使肌肉產生較大的瞬發力。 目前的振動訓練機多是採取間接刺激法，意即腳部站 腳口"11 @手握住座台外側延伸的手握把’藉以供雙 '早腳站立於座台上’接受座台傳遞過來的振動作用 咮γΠ振動全身的效果，此即一般所稱的全身性振動訓 練[間稱：WBV]。 形：前述振動訓練機的振動構造多是馬達帶動偏心機構 。振動效果’不僅機構元件較為複雜，因此使得訓 練機的體積增大，搬運收。 【發明内容】 本發明者鑑於則述問題，進而用心研究開發，因此本 5 1363482 - " 要目的係在提供一種具線型馬達之人體振動產生裝 主要係利用線型馬達提供間歇性垂直之反覆振動， 使振動力傳遞到用以支持人體之平台冑得振動裝置的構 造更為簡單。 為了可達到前述的目的，本發明所運用的技術手段係 在於提供—種具線型馬達之人體振動產生裝置，其係包含： 一定子，包含至少兩個平行並且排成直線的線圈，線 圈並且電連接一電源； 至少一磁性體係配置於該線圈内部中； 一為了適應電流對該線圈而產生間歇電流脈衝的 流調節； 一用以支持人體的可移動 因此依據本發明的技術手 特點簡要說明如下所列： 之平台’其支持該磁性體。 段’本發明得到的功能效益 發月主要係透過線型馬達結合於振動， 由取田Φ &， · · 1曰

旦二電力而供線型馬達產生間歇性、$直單向性的力 。予該供支持人體的平台，使人體因此接收振動力量， =振動訓練之效果。因此不同於以往運用旋轉馬達需要 葬。複雜的連桿機件構造，本發明構造更簡單、體積 二a更輕便，並得免除機件組裝的成本等。 性材料2二往旋轉馬達係包含轉子和定子，轉子係為導磁 '可旋轉部份，置於轉子内的定子 =圈，外界提供一電源以通過定子，藉::: = 互作用^彡成轉子旋轉，但是本發明利的線型馬達則 6 1363482 不需要轉子’而係設置一包含數磁盤的活動部，供電流通 過眺鄰的線圈致產生磁場。本發明之磁盤可以是永久磁盤 或是電磁盤’其係置於線圈總成之内，線圈總成係由數對 線圈首、尾連接形成，每對線圈分別由兩呈反向捲繞的線 圈組成，藉以磁盤係採取極性相斥的型態疊置，因此外界 電源通過線圈產生的間歇性電磁感應作用，造成該用以支 持人體的平台形成垂直向反覆振動之效果。 3、本發明係適用任何形式的交流電，無論交流電的 來源是一般電力能源，或是透過直流電而轉換成交流電， 本發明均可適用。 【實施方式】 本發明係一種具線型馬達之人體振動產生裝置，請參 看圖1 °亥全身性振動訓練機1 〇係隱藏置於平台2〇之下 側，而該平台20係供人體腳部站立支持的位置，而平台20 可因應供人體或動物支持的需求變化造型，甚至平台2〇也 可设置形成懸掛式型態。全身性振動訓練機iQ底側是受到 :個由月架4連接組成的基座3而被支持。骨架4 一外側 2 ί縱向的圓柱9 ’圓柱9的頂端也可以支持連結 用据Μ5’精螢幕顯示器5顯示諸如提供使用者在使 /用振動訓練機之如ρ卩 頻率等等。 s *以了解振動使用的時間、振幅及 圖2則顯示本發明線型馬達的活動部30 包含—筒狀之座體23,藉以保持安置-總圈 “圈總成22包含數對線圈，每—對線圈包含兩 1363482 反向捲繞並且百尾連接的導線，較佳實施例的導線是為銅 線。定子η進一步包含座體22，係為使各對線圈係以平行 關係而安置妥當。 圖2也2示了活動部3〇的係包含縱向排列的數磁盤 31、32、33，在圖面顯示，磁盤31、32 33是由下、中、 上的排列，在磁盤31兩面分別疊置鋼盤41Β、41Α，磁盤 32之兩面分別疊置鋼盤42Β、42Α，磁盤33之兩面分別疊 置鋼盤43Β、43Α，使得每一磁盤31、32、33有如三明治 般地都有夹設鋼盤。該些鋼盤按這些特意排列條件，以及 再配合引用這些可產生磁場的磁盤，得在毗鄰的線圈接受 的電激發之下，傾向使位於中間位置的鋼盤提高電磁感應 效果》鋼盤控制最大限度的磁通量是容許在以百計的安培 内。 該些磁盤31、32、33產生的磁通量，透過有如三明 治般地的構造，讓每一側面所包夾的鋼盤41Α、4ΐΒ、42八、 42Β 43Α、43Β也感應到磁力而具磁性，如圖*所示。在 本發明巾，各對鋼盤與各對磁盤，係則呆持小間距狀地置 於線圈總成内，而前述元件的分解狀態已經在圖2清楚表 示。圖4則顯示這些鋼盤與磁盤堆疊一起，藉由螺栓及螺 帽的鎖設手段連結於線型馬達的中心位置。 、 本發明的主體構造如圖2所示，而磁盤31、32、33 和成對的鋼盤41Α和41Β、42Α和42Β、43α和·43Β，均設 置數個呈對準排列的孔62。磁盤和鋼盤組成該活動部3〇， 精由活動部30而可容許在呈管狀座體23内徑空間，得以 8 1363482 . 呈垂直方向的可移動狀。圖2也顯示說明，線圈總 2 含線圈22A、22B、22C和22D是自座體23分離出來的。 前述本發明的主體構造顯示於圖2和圖4,是具有一 包含磁性體的活動部，以及一由線圈形成圓周狀的定子。 利用線圈疋位於中心處的可移動之活動部外側，並且外部 電源電連接至線圈總成，藉使線圈總成一通電而產生磁性 感應，造成中心位置之活動部，活動部因為周圍定子的線 圈總成，使得活動包含的磁盤，在活動部範圍内產生電磁 感應。當然，本發明包含實施範圍，也可以用中心靜電部， 其包含至少一個磁性體藉由垂直向地可移動線圈套，來連 接於-電源線。所有構造組成，可藉此原則手段來改變操 控振幅，也就是說，通過一操控界面而使不同電流條件通 過線圈，以在對應條件下，產生間歇性的電磁感應形成振 幅的磁場。 這些安置於座體23的線圈，可以是固定地鎖定於座 體23内，或是可活動拆卸地設置於座體23内。座體u可 以是-般所知導磁性材料製《’諸如低碳材料。線圈本身 外側可成形包覆非導電性材料，諸如高分子塑性材料。 如圖2所示，磁盤31、32、33是特意安排，藉以這 二磁盤之間的安排係以磁性減退的狀態呈鄰近。且體來 :，最底部的磁盤31與33,彼此N極與其s極是為同向安 N極都朝上’ s極都朝下。但是卻使磁盤％的n極盘 5呈反向安排，造成磁盤心ν極在下方，5極在上方: 磁盤32的Ν極盥磁般σ t /、磁盤31的N極呈相對，磁盤33的s極與 9 1363482 · 磁盤32的S極呈相對。藉由該構造利用極性相斥形成的磁 流’在電流透過線圈的流路通道中，有助於提昇整體性的 電磁力。這項構造並可以在振幅之轉變中提供重要的磁性 緩衝’而該振幅的轉變係從線型馬達的活動部3〇到平台 20 ’移走該來自活動部30的電磁力。 圖3B顯示線圈總成22包含數對反向捲繞的線圈

22A、22B、22C、22D，每一對線圈互相電連接，線圈22八 聯接線圈22B ’線圈22B聯接線圈22C，線圈22C聯接線 圈22D，而最上方的線圈22D同樣也電連接最下方的線圈 22A。並且藉圖3顯示各線圈經通電流的流動循環方向。 於此對座體23進一步細節描述，其係用以支持並供 磁盤31、32、33安置，座體23安置活動部30之内部區域， 是在線圈總成22的電激發上產生電磁感應場。特別是磁盤 31是相對位於線圈22A與22B之間，磁盤32是位於線圈 22B與22C之間，而磁盤33是位於線圈22c與22C之間。 前述這些線圈形成捲繞型態’是各自一起因應協力產生磁 場’這磁場是傳授給磁盤31、32、33’使之各自對應形成 電磁感應，而隨電流流動中以朝上方方向碰撞平台。如 圖2，磁盤31、32的極性和磁盤33的極性，是安排形成 N-S、S-N，以及N-S，各自如此轉動方向，使得對應搭配 的線圈22A-22B以及22B_22C、22c、22d，在線圈總成22 通電給予的電激發上，各自協力地隨著磁盤31、32、33的 極性安排位置’用以驅使各磁盤31、32、33向上碰撞平台 20。 ° 10 1363482 如圖3A是顯示本發明顯示座體23較佳實施中，於内 形成一内室54，座體23具有一直柱57大體性地相對於 内至54的中心處，以及以直柱57為中心，於外側安排數 個用以支持彈簧50的凹槽51。這些大體安排在四周來支持 彈簧50 ’係藉其接觸、支持鋼盤41B，並且也支撐並且限 制磁盤 31、32、33’ 以及鋼盤 41A、42A、42B、43A、43B、

平。20。而使用者在平台2〇上，正常是未讓線型馬達插出 者該直柱57疋因應各磁盤31、32、33以及各鋼盤41A、 ' 42A、42B、43A、44B的孔洞對應滑動插裝，以避免 前述構件會脫位於座體23。 支持彈簧50是因應配合線型馬達之活動部3〇頻率的 =動現象。彈簧50接觸之設計用意，是支持使用者，以及 當支持者站在平台20而可支撐平台2〇等狀態時，用以希 望同時定向保持這些磁盤的位置。 圖3B是顯示線圈總成22以及在線圈22A與22b、線 圈22B與22C、線圈22C與22D彼此反向捲繞的相互關係， 它們大體地置於座體23相對在線型馬達的活動部3〇的外 周側[活動部30請見於圖2]。 圖4是配合圖2顯示本發明線型馬達的較佳實施例中 的活動部30。圖4顯示活動部30是以倒置的方向角度來 看。圖4顯示磁盤31、32、33和鋼盤41八、41丑、42八、426、 43A、44B集合為整體的關係。活動部3〇顯示於圖4是呈 以及各鋼 ，各磁盤 壓靠一起的情況’也就是說是各磁盤31、32、33 盤 41A、41B、42A、42B、43A、44B 是呈堆疊狀 丄如482 31、32、33 與各鋼盤 41A、41B、42A、42B、43A、44B 是 牵強進入很接近狀態，其對照於形成壓靠堆疊的磁性鬆退 力量。而抗轉突出物60是利用螺栓61鎖定於活動部3〇， ’而螺拴Η鎖定同時也貫穿各對準安排的孔62。各螺栓61 .均在活動部30的另一面配合螺帽[圖中未示]鎖定，使之維 持隹®的外形，更勝於排斥力而介於該献鄰的磁盤壓縮成 堆疊狀和集合各磁性流動在重要位置。抗轉突出物6〇是分 • 配2同時發生的形式，其係隨著支持彈簧50的所在位置[彈 簧印見圖3A]和因應被接受内部的彈簧5〇簧圈，藉以防止 磁盤43B旋轉。 、鋼盤在每面對磁盤是磁性化穩定地鎖定在相反面的 -磁盤。⑽i是鋼盤43A# 43B是磁性化鎖定在相反面的磁 盤W，以及鋼盤42A、43B是磁性地鎖定於相反面的磁盤 32，以及鋼盤43A、43B也是磁性地鎖定於相反面的磁盤 33。一鋼盤可以被磁性地鎖定並且圍繞於突出物2〇a，該突 φ 出物2〇A疋自平台20之内側而延伸。依據磁盤的的磁力以 ^來自使用者的負載，這些在各毗鄰的鋼盤之間保持隙， 是因為這些存在於各磁盤因為極性相同的磁性排斥力。而 =的數個肋2Gb (以等分角度、有棱角狀地大體分佈於 平台20之底部内側，用以支持平台20的剛性。而轴承58 係為促進活動部30相對直柱57的轉動動作可以很滑順[直 柱57凊圖3A]，直柱57相對位於軸承58内側部位 ，而另外諸如軸襯此類元件，也都可以替換軸承58，而 不僅限於軸承58型態。 12 1363482 操作實本發明的線型馬達，係伴隨該傳送給線圈的 電流脈衝。如圖2所示’—交流電源26間歇地給予該由電 線捲成四個線圈的22八、咖、22(：、221)。這四個線圈係由 ，三對反向捲繞的線圈彼此首尾連接而成。經由電激發，每 一對線圈產生磁場，並且磁場大體是沿面向磁盤方向而形 成線圈22A產生-磁場的8極是垂直向直線，並且低於 磁盤31S極之下，用以向上狀地排斥磁盤31;以及線圈22b 產生一磁％的s極是垂直向直線，並且配置於磁盤31N極 •之上’用以向上地吸引磁M 31，以結合向上感應力量碰擊 平台20。 線圈22B產生一磁場的N極是垂直向直線，並且低於 . 磁盤32N極之下，用以向上狀地排斥磁盤32;以及線圈22C 產生磁場的N極是垂直向直線，並且配置於磁盤32S極之 上，用以向上地吸引磁盤32，以結合向上的感應力量碰擊 平台20。 線圈22C產生磁場的s極是垂直向直線，並且低於磁 、盤33S極之下，用以向上狀地排斥磁盤33;以及線圈22D產 生磁場的s極是垂直向直線，並且配置於磁盤33N極之上， 用以向上地吸引磁盤33，以結合向上的感應力量碰擊平台 20 〇 本發明按一般可見的供給動力能源，是來自高壓輸電 - 線路網的交流電。諸如動力來源收到交流電，以及首先轉 換交流電到直流電，用以產生直流電會伴隨著極低的漣 波。線型馬達的動力是藉由控制電壓變化，以及振幅之頻 13 1363482 率藉線型馬達變化控制交流電供給線型馬達不同周期條件 而產生。流動波是來自呈正弦波的動力來源。 隨著電流脈衝以及特意安排磁性位置，合計這此 心二睹如 極性相斥和對立的極性吸引’提供一向上狀與向下狀交替 的間歇性脈衝，以碰撞平台20，因此配合控制裝置27來％ 計振動的頻率和幅度。 磁性和聯合上面、下面需要經常性地位於中間之線 圈，用以最大利用效率’而自傳授力到磁盤是—項參數， 這個參數是電激發線圈感應產生伴隨間歇性流動的磁場。 母一線圈產生的磁場具有一 Ν極與一 S極，以及適合位置 的磁盤關係到線圈是關鍵於該電流在線圈產生感應的過 程。 線型馬達是讓平台20可以適感調整多項變化負荷。 線型馬達需要更多動力’來對站在平台20有動作的人體製 造相同的頻率和廣寬變位。這個平台20的變位，一部份是 依靠位於平台20的負荷以及提供給線型馬達動力來穿過交 流電26。站在平台20的承載重量，將會視使用全身性振動 訓練的使用需要而變化。總之，在本發明其中一較佳方法， 預疋總合電力是最初適用於線型馬達之線圈總成22，尤其 線型馬達在作動狀態產生平台20的變位。當使用者設定變 位的廣度’就可以在如圖1所示顯示器5〇上使用操控，使 設定電流適用給線型馬達以產生振動。而感應變位廣度的 感感開關係用以測知平台20的振動。而回應操作狀態的控 制裝置會自變位感應開關來傳遞測知之信息，並且調整供 14 給線型馬達的電流’以達到使用者想要的變位廣度。 交流電供給線型馬達的控制型態，在本發明中係由控 制f置27來使用’如圖2所示。控制裝置27也許是電腦， 或是微處理器，或是電動機，或是任何可控制交流電的設 備裝置|發明之線型馬達是適應任何電壓供給的電流來 操作’不過一般較佳操作狀態是纟12 f，M00伏特，最佳模 式狀態是100到300伏特。 圖5是解說顯示圖丨所示顯示器5的平面型態，這是 °又置於本發明具有線型馬達的全身性振動訓練機上。平台 振動的頻率疋可以控制調整，比如調整於2〇至6〇赫芝 ()邊位廣度可以調整自0 · 5到6 mm，而一般時間範圍是 在1分鐘到20分鐘内。 本發明的線型馬達將能滿足沒有純粹正弦波的交流 電。本發明的線型馬達沒有需要一正弦波的電輸入，因為 線型馬達不需要旋轉。本發明的線型馬達是具有顯著利用 隹此乃匕可以使用任何一種形式的交流電作為動力源。 改邊以往旋轉馬達需要三相激發定子，伴隨每一相利用馬 達分佈於120度的轉子而運轉目的。 上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功 效’而非用於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在 不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例 進行修改及變化’因此本發明之權利保護範圍應如後所述 之申請專利範圍所列。 15 1363482 【圖式簡單說明】 圖1係本發明較佳實施例的全身性振動訓練機立體外 觀圖。 圖2係本發明較佳實施例的線型馬達所安排的磁盤與 鋼盤立體分解圖。 圖3A係本發明較佳實施例的線型馬達在座體内室安置 彈簧的立體圖。 圖3B係本發明較佳實施例的線型馬達，將要配置於座 體内的線圈總成立體分解圖。 圖4係本發明較佳實施例的線型馬達内安排的磁盤與 鋼盤立體組合圖。 ^ 圖5係本發明較佳實施例的線型馬達供輪入控制條件 的顯示器平面圖。 【主要元件符號說明】 1〇振動訓練機 3基座 4骨架 20平台 20Β肋 21定子 23座體 22線圈總成 22Α、22Β、22C、22D 線圈 26交流電 27控制裝置 30活動部 31、32、33 磁盤 41Α、41Β、42Α、42Β、43Α、44Β 鋼盤 16 1363482 5顯示器 50彈簧 51凹槽 54内室 57直柱 5 8袖承 60抗轉隆起物 61螺栓 7手把

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Claims (1)

1363482 十、申請專利範圍： •一種具線型馬達之人體振動產生裝置，其係包含： 一疋子，包含至少兩個平行並且排成直線的線圈，線 圈並且電連接一電源； 至少一磁性體係配置於該線圈内部中，該磁性體包含 縱向排列的數磁盤，該每一磁盤的兩側面分別疊置一鋼盤 使該磁盤與該鋼盤構成如z明治<组合結構； 一為了適應電流對該線圈而產生間歇電流脈衝的電 流調節； 一用以支持人體的可移動之平台，其支持該磁性體。 2. 如申請專利範圍第i項所述之具線型馬達之人體 振動產生裝置’所述電流調節是適應該線圈連接的交产 電，引起磁性體和支持的平台迅速垂直往復，纟細z ^ 60HZ的頻率範圍内。 3. 如申請專利範圍第i項所述之具線型馬達之人體

振動產生裝置，所述進-步包含交流電的動力來源， 由電力能源供應。 〃 4·Μ請專利範圍第1項所述之具線型馬達之人體 振動產生裝置’所述兩個以上的磁性體係鎖定在— 係，每個磁性體之間係以磁性排斥力而配 係以其相同極性呈相鄰接近。 卩各磁性體 含5.-種適用於線型馬達供給動力之振動機，其係包 一定子 包含兩個以上由導體形成毗鄰的線圈 每一 18 1363482 線圈都是排成垂直直線狀，並且每一線圈彼此水平平行， 以顯不位於一内室，其中： 一相互作用總成’係可移動地支持於内室，以及在内 室包含一個以上的磁性體，每一磁性體之位置係垂直於各 對線圈，該磁性體包含縱向排列的數磁盤，該每一磁盤的兩 側面分別疊置一鋼盤使該磁盤與該鋼盤構成如三明治式組 合結構；以及 一平台藉相互作用總成以適應支持的使用者； 其中間歇性電流脈衝穿過該線圈傳授振動給該平台。 6.如申請專利範圍第5項所述之適用於線型馬達供 給動力之振動機，所述兩個以上的磁性體係鎖定在一固定 關係’每個磁性體之間係以磁性排斥力而配置，即各磁性 體係以其相同極性呈相鄰接近。 7 .如申請專利範圍第5項所述之適用於線型馬達供 給動力之振動機，所述進一步包含交流電的動力來源，其 係由電力能源供應。 ^ 8. —種具線型馬達之人體振動產生裝置，其係包含： 成形一對以上成直線排列的線圈，以及一供線圈支持 的座體；以及 設定安排和安置一個以上的磁性體於至少一個以上 的線圈中，該磁性體包含縱向排列的數磁盤’該每一磁盤的 兩側面分別疊置一鋼盤使該磁盤與該鋼盤構成如三明治式 組合結構； 藉以在電流經過線圈的通道，間歇性地產生電磁感應 19 1363482 以碰撞平台。 9. 如申請專利範圍第8項所述之具線型馬達之人體 振動產生裝置，所述一個以上的磁性體是置於—呈圓筒狀 内室，内室係設置於一供線圈排列安置的座體。 10. 如申請專利範圍第8項所述之具線型馬達之人體 振動產生裝置，所述一個以上的磁性體是受到環繞排列的 線圈内。 11. 如申請專利範圍第9項所述之具線型馬達之人體 振動產生裝置，所述座體是鎖定於一基座，並且有一個以 上的磁性體是電磁感應狀地相對座體與基座而移動。 12 .如申請專利範圍第9項所述之具線型馬達之人體 振動產生裝置，所述一個以上的磁性體是鎖定於一基座， 而座體是電磁感應狀地相對基座與磁性體而移動。 13 .如申請專利範圍第1〇項所述之具線型馬達之人 體振動產生裝置，所述座體是鎖定基座，並且一個以上的 磁性體是電磁感應狀地相對基座與座體而移動。 14 ·如申凊專利範圍第1 〇項所述之具線型馬達之人 體振動產生裝置，所述一個以上的磁性體是鎖定於一基 座，而座體是電磁感應狀地相對基座與磁性體而移動。 15. 如申請專利範圍第12項所述之具線型馬達之人 體振動產生裝置’所述座體係以撓性線而電連接至電源。 16. 如申請專利範圍第14項所述之具線型馬達之人 體振動產生裝置’所述座體係以撓性線而電連接至電源。 20