TWI656870B

TWI656870B - 按摩裝置

Info

Publication number: TWI656870B
Application number: TW106141197A
Authority: TW
Inventors: 莊斐志
Original assignee: 巨鎧實業股份有限公司
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-04-21
Also published as: US20190159961A1; DE102018129761A1; TW201924641A; JP2019093145A; CN109842256A

Abstract

本發明係有關於一種按摩裝置，其包括出力軸、複數永久磁石及電磁驅動模組；複數永久磁石係設置於出力軸上，電磁驅動模組設置於永久磁石之徑向外側。電磁驅動模組的定子軛鐵與永久磁石間交互作用產生頓轉轉矩，電磁驅動模組受電流驅動而與永久磁石間產生電磁驅動力，藉由導入永久磁石可提升效率和出力，且體積輕巧又不發熱。電磁驅動模組由靜止狀態通電時，出力軸擊出，此時頓轉轉矩對出力軸施予第一拉力，而對出力軸產生制動及緩衝功效。當出力軸由靜止狀態被往擊出的相反方向擠壓移動時，頓轉轉矩施予第一推力於出力軸，如此可提升出力。

Description

按摩裝置

本發明係關於一種按摩裝置，尤指一種適用於針對人體肌肉、經絡、特定穴位或特定酸痛點進行按摩之按摩裝置或是人體骨頭的衝擊震動裝置。

目前市面上有各式各樣按摩裝置以符合各種需求，例如按摩椅可以按摩整個背部及頸部、足部按摩裝置可以按摩小腿到整個腳盤、以及按摩槍可針對特定穴位或特定酸痛點進行按摩。

再者，關於按摩槍之相關習知技術包括台灣專利公告第M343481、M446632、M508318號新型專利、以及台灣專利公開第201440753號發明專利，其中M343481係利用馬達帶動曲軸達到往復衝擊的效果，惟曲軸之衝擊效果不明顯，且出力的力道並非直線出力，因曲軸機構所產生的往復作動會有點擺晃，且曲軸復位時後座力大；此外，曲軸機構體積大占空間，且其震動頻率與衝擊力道又無法獨立控制等。

另外，後三篇專利文獻之主要技術均係利用電磁閥來驅動出力軸，使其朝單一方向(按摩對象之方向)推進，接著利用彈簧使該出力軸再退回原位，如此反覆作動來搥打人體肌肉或穴位，如此無前述採用曲軸的缺點，且震動頻率與衝擊力道可以獨立控制。

然而，就後三篇之先前技術而言，其出力是靠出力軸與電磁閥線圈的電磁作用力，出力軸的運作僅採用電磁鐵，並未使用到永久磁鐵，所以效率較差，且較易發熱，另外出力軸的出力行程之終點必須靠彈簧來緩衝，亦必須靠彈簧來驅使出力軸復位，然而彈簧勢必減耗了部分的出力，造成了不必要的能源耗費，且彈簧會有壽命及噪音問題，同時亦增加機構的複雜度。

本發明之主要目的係在提供一種按摩裝置，其導入並利用永久磁石來提升電磁致動器的效率，俾能利用頓轉轉矩來達成歸位與靜止時的定位動作，而充分利用頓轉轉矩來產生緩衝力以減少噪音，亦可達到輕巧、有力、又不發熱的效果，此外又利用頓轉轉矩來增加出力以提升按摩力道。

為達成上述目的，本發明一種按摩裝置主要包括一出力軸、複數永久磁石以及一電磁驅動模組；複數永久磁石，其係設置於該出力軸上，並沿該出力軸之至少局部區域產生一徑向磁場；電磁驅動模組包括至少一定子軛鐵與至少一線圈，電磁驅動模組設置於出力軸的複數永久磁石之徑向外側。其中，電磁驅動模組的至少一定子軛鐵與出力軸的複數永久磁石的磁場間交互作用產生頓轉轉矩(cogging torque)，電磁驅動模組之至少一線圈受一電流驅動形成一電磁場並與複數永久磁石之徑向磁場相互作用以產生一電磁驅動力。

當停止不通電時，出力軸沿軸向停止在頓轉轉矩與摩擦力之和為零的區域附近，當電磁驅動模組通電時，出力軸沿軸向往前擊出，此時頓轉轉矩對出力軸施予第一拉力，以對出力軸產生制動及緩衝功效，並於通電結束時讓出力軸回歸到沿軸向頓轉轉矩與摩擦力之和為零的區域附近，不須緩衝彈簧，可以減少噪音並提升產品的可靠度及使組件配置更為緊湊、輕巧。當靜止時出力軸被往擊出的相反方向擠壓移動時，頓轉轉矩施予第一推力於出力軸，如此可以提升出力。

較佳的是，出力軸於一出力行程中間點以前，頓轉轉矩施予一第一推力於出力軸，而頓轉轉矩於出力行程中間點以後開始反轉而施予一第一拉力於出力軸。換言之，當電磁驅動模組之至少一線圈一開始受電流驅動時，出力軸沿軸向往前擊出，而於整個出力行程之中間點之後頓轉轉矩對出力軸施予第一拉力，並於電流中止時將出力軸拉回靜止時位置；當出力軸被往擊出的相反方向推擠移動超過靜止時位置時，頓轉轉矩施予第一推力於出力軸。

據此，本發明之按摩裝置充分利用頓轉轉矩，當出力軸由靜止狀態被往擊出的相反方向擠壓移動時，頓轉轉矩施予第一推力於出力軸，以提升出力；另外，於出力行程的後半段對出力軸施予第一拉力，以對出力軸產生制動及緩衝功效，以減少噪音；亦即，於擊發後頓轉轉矩所形成之第一拉力使出力軸回歸靜止狀態時的位置，以預備下一次的擊發。

再且，本發明之按摩裝置可更包括至少一導磁件係設置於出力軸上並與複數永久磁石及電磁驅動模組交互作用；其中，導磁件可設置於出力軸上並位於複數永久磁石之間。此外，本發明之按摩裝置可更包括一控制模組，而電磁驅動模組電性連接至控制模組；控制模組可藉由控制輸入電磁驅動模組之電流大小以調節電磁驅動力之大小；又，控制模組可藉由控制輸入電磁驅動模組之電流的時間長短以調節出力行程之長短；控制模組亦可藉由控制輸入電磁驅動模組之電流的週期或頻率以調節出力行程之週期或頻率。

另外，本發明之按摩裝置可更包括一調節模組，其可電性連接於控制模組並適於調節輸入電磁驅動模組之電流大小、電流頻率以及輸入電流的時間長短中至少一者。此外，本發明之按摩裝置可更包括至少一位置感測器，其電性連接於控制模組並適於感測出力軸之行程位置。

再者，本發明之按摩裝置的電磁驅動模組包括一環形線圈架及一線圈，而線圈可纏繞於環形線圈架並電性連接至控制模組；且環形線圈架可包括一中央通孔，出力軸係穿經中央通孔。

較佳的是，本發明之按摩裝置可更包括一按摩頭及一衝擊磁組，按摩頭對應於出力軸之一端；而衝擊磁組可設置於按摩頭與出力軸之間；且衝擊磁組可包括二分離的衝擊磁石，該二衝擊磁石中彼此鄰近的二端之極性相同，藉由相同極性的斥力，出力軸得以對按摩頭產生衝擊力。據此，本發明可將相鄰的二衝擊磁石的磁性設置成同極性，以產生隨距離平方成反比的相斥力，藉以除了可形成瞬間衝擊的效果外，且該瞬間衝擊力具有緩衝特性，以避免機械直接碰撞的噪音與不舒服。

此外，本發明之按摩裝置可包括至少一位置感測器，其電性連接於控制模組並用於感測按摩頭之行程位置。另外，本發明之控制模組可包括一儲存單元，其可儲存有至少一應用程式，而控制模組可根據應用程式來控制輸入至電磁驅動模組之電流大小、頻率以及輸入電流的時間長短中至少一者；換言之，電磁驅動模組之電流大小、頻率以及輸入電流的時間長短在動作過程中是可以透過應用程式的設定而作變化，即應用程式可設定電磁驅動力之大小、出力行程之週期頻率以及出力行程之長短等。

2‧‧‧出力軸

3‧‧‧永久磁石

4‧‧‧導磁件

5‧‧‧電磁驅動模組

51‧‧‧環形線圈架

511‧‧‧中央通孔

52‧‧‧線圈

53‧‧‧定子軛鐵

54‧‧‧馬達外殼

6‧‧‧控制模組

60‧‧‧儲存單元

7‧‧‧按摩頭

71‧‧‧緩衝磁組

711,712‧‧‧衝擊磁石

8‧‧‧位置感測器

81‧‧‧感測器

9‧‧‧調節模組

91‧‧‧啟動鍵

F1‧‧‧電磁驅動力

Fp1‧‧‧第一推力

Fr1‧‧‧第一拉力

Fr2‧‧‧第二拉力

Tc1‧‧‧頓轉轉矩

D1~D9‧‧‧電磁驅動力於出力行程中之各位置點

T1~T9‧‧‧頓轉轉矩於出力行程中之各位置點

圖1係本發明一較佳實施例之爆炸圖。

圖2係本發明一較佳實施例之剖面圖。

圖3係本發明按摩裝置一較佳實施例之出力軸之位置與出力軸的出力和頓轉轉矩之關係圖。

圖4A至圖4I係本發明一較佳實施例對電磁驅動模組施加電流時各位置之電磁驅動力的磁場強度變化圖。

圖5A至圖5I係本發明一較佳實施例對電磁驅動模組施加電流時各位置之頓轉轉矩的磁場強度變化圖。

圖6A係本發明另一較佳實施例中靜止狀態之剖面圖。

圖6B係本發明另一較佳實施例中按摩頭受到推擠後之剖面圖。

圖6C係本發明另一較佳實施例中出力軸出力擊發後之剖面圖。

本發明按摩裝置在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請同時參閱圖1及圖2，圖1係本發明按摩裝置一較佳實施例之爆炸圖，圖2係本發明按摩裝置一較佳實施例之剖面圖。如圖中所示，本實施例之按摩裝置主要包括一出力軸2、二永久磁石3、三導磁件4、一電磁驅動模組5、一控制模組6、一按摩頭7、一位置感測器8以及一調節模組9。其中，永久磁石3和導磁件4係設置於該出力軸2上，而二永久磁石3中彼此鄰近的二端之極性相同，且三導磁件4分別位於二永久磁石3之間及前後二側；另外，電磁驅動模組5係設置於複數永久磁石3之徑向外側。

在本實施例中，電磁驅動模組5主要包括一環形線圈架51、一線圈52及定子軛鐵53，該線圈52係纏繞於環形線圈架51；又，環形線圈架51包括一中央通孔511，而出力軸2連同永久磁石3和導磁件4穿經中央通孔511 ，並可如下文所述受控制在軸向運動。此外，如圖中所示，定子軛鐵53係用於固定並包覆該環形線圈架51，並導引永久磁石3的磁場使之與流通於線圈3內的電流相作用而產生電磁力，且圖中另示有一馬達外殼54，其用於包覆並固定包括永久磁石3、導磁件4、定子軛鐵53、及出力軸2之局部。

另一方面，按摩頭7係套設於出力軸2上，而按摩頭7係用於直接接觸使用者之皮膚；按摩頭7為可拆卸式部件，亦即本實施例可根據不同需求替換不同形式之按摩頭7，例如按摩深層肌肉或穴道時可採用頭端呈銳角之按摩頭7、按摩大面積之淺層肌肉時則可採用盤形之按摩頭7。此外，圖中另示有一位置感測器8，其設置於馬達外殼54上，以用於偵測感測該出力軸2之行程位置。

再者，關於控制模組6以及調節模組9，控制模組6可包括處理器、儲存單元60、電路板以及其他電子元件，控制模組6主要用於控制按摩裝置之各項功能；而調節模組9則是供使用者操作、調節、設定各項功能，例如按摩力道之大小、按摩行程之長短以及快慢頻率等。其中，包括調節模組9、位置感測器8以及電磁驅動模組5均電性連接至控制模組6。然而，儲存單元60可以儲存多個代表不同作動模式之應用程式，其可分別設定輸入至電磁驅動模組之不同的電流頻率、不同的電流大小以及輸入電流之不同的時間長短，以呈現不同模式下出力軸2的作動變化。

請一併參閱圖3，圖3係本發明按摩裝置一較佳實施例之出力軸2之位置與出力軸2的出力F1和頓轉轉矩Tc1之關係圖；需先說明的是，出力軸2的出力F1(即電磁驅動力與頓轉轉矩之合力)會隨著電磁驅動模組5的電流大小不同而改變，本實施例於此只是作示例性的描述，本發明不應侷限於此。如圖中所示，當電磁驅動模組5之線圈3受一電流驅動即形成一電磁場，而該電磁場將與永久磁石3之磁場相互作用以產生一電磁驅動力；另外，電磁驅動模組5中定子軛鐵53的開槽使與永久磁石3間產生一頓轉轉矩(cogging torque)Tc1；然而，電磁驅動力與頓轉轉矩Tc1的合力即構成如圖3中所示之出力軸2的出力F1。

又如圖中所示，在本實施例中，於出力軸2於一出力行程中間點以前，即圖3中所示點D5、T5之中點位置以前，出力軸2的出力F1和頓轉轉矩Tc1均對出力軸2同向地施加一推力，使出力軸2軸向地推出。於此，頓轉轉矩Tc1所施予之力為第一推力Fp1，而出力軸2之出力為第二推力Fp2。

接著，頓轉轉矩Tc1於出力行程中間點(點T5)以後開始反轉，且急遽地向下降至反向拉力；換言之，頓轉轉矩Tc1由第一推力Fp1急遽地反轉至第一拉力Fr1。另一方面，出力軸2的出力F1因隨著頓轉轉矩Tc1的反轉而於出力行程中間點(點D5)以後也開始反轉，但是直到出力行程之四分之三以後，即點D7以後，出力軸2的出力F1因為電磁驅動力小於頓轉轉矩Tc1所以轉變為拉力，即如圖中所示之第二拉力Fr2。

然而，需要特別說明的是，點D7到點D9的此段作動行程為不正常工作狀態，一般而言，正常的按摩作動行程並不會利用到此段作動行程(請見後述)，且電磁驅動模組5於此段行程也不會通電。再者，隨著輸入電磁驅動模組5的電流越大，電磁驅動力比頓轉轉矩Tc1小的位置(即點D7之位置)就會越往右移，如此按摩的作動行程就可以增長了。換言之，輸入的電流的大小不僅影響電磁驅動力的大小，也會對作動行程產生影響。

又，以下特別說明頓轉轉矩Tc1之作用與影響。當停止不通電時，出力軸2停止在頓轉轉矩Tc1與磨擦力合力為零的區域，大約是在T5與T6之間；然而，當電磁驅動模組5通電時，出力軸2沿軸向往前擊出後，此時頓轉轉矩Tc1對出力軸2施予第一拉力Fr1，以對出力軸2產生制動及緩衝功效，並於通電結束時讓出力軸2回歸到沿軸向頓轉轉矩與磨擦力合力為零的區域，不須緩衝彈簧，可以減少噪音並提升產品的可靠度及使產品更緊緻。當出力軸2從靜止狀態而被往擊出的相反方向擠壓移動時，頓轉轉矩T1施予第一推力Fp1於出力軸2，如此可以提升出力。

據此，當使用者欲操作按摩裝置時，首先將按摩頭7推抵使用者皮膚，並使出力軸2位於出力行程之始點位置，即點D4、T4位置附近；接著，電磁驅動模組5受電流驅動而進行整個出力行程，即點D4~D6以及點T4~T6；執行完整個出力行程後，因為使用者仍以按摩頭7推抵使用者皮膚，再加上頓轉轉矩Tc1所提供之第一拉力Fr1，故將使出力軸2很快地復位至出力行程之始點位置，並以此不斷地循環作動。

請再同時參閱圖3、圖4A至圖4I以及圖5A至圖5I，圖4A至圖4I係本發明一較佳實施例對電磁驅動模組施加電流時各位置之電磁驅動力的磁場強度變化圖，亦即圖3中D1~D9等各點位置之磁場強度圖；圖5A至圖5I係本發明一較佳實施例對電磁驅動模組施加電流時各位置之頓轉轉矩之磁場強度變化圖，亦即圖3中T1~T9等各點位置之磁場強度圖。

另外，使用者可藉由調節模組9來調整按摩力道之大小、按摩行程之長短以及按摩頻率(快慢)等，而調節模組9可包括一由可變電阻所構成之旋鈕裝置，當然也可以是觸控螢幕、實體按鍵或其他等效之使用者介面及電子元件；在本實施例中，當使用者操作調節模組9時，控制模組6可控制輸入電磁驅動模組5之電流大小以調節電磁驅動力F1之力道大小以及行程長短；或者，調節模組9可作為控制輸入電磁驅動模組5之電流的時間長短以調節出力行程之長短、以及控制輸入電磁驅動模組5之電流的週期、頻率以調節出力行程之週期、頻率等。

再進一步說明，在本實施例中，當輸入電磁驅動模組5之電流的頻率高時，按摩的作動頻率隨之變高，即按摩作動往返的時間變短，其作動行程也隨之變短。再且，關於電磁驅動模組5導通和不導通的時間，除了影響按摩作動的頻率(週期)外，同樣會影響到作動行程，因導通的時間短，則行程同樣會變短。

另一方面，在本實施例中，儲存單元60可儲存多個代表不同按摩模式之應用程式，而控制模組6可根據每一個應用程式來控制輸入至電磁驅動模組5之電流大小、頻率以及時間長短，以呈現不同模式下之不同的按摩力道、快慢不同的按摩頻率以及長短不同的出力軸行程等。而且，在每一個模式的動作過程中，應用程式亦可隨著時間進程來改變輸入電磁驅動模組5之電流大小、頻率以及時間長短，亦即可以隨著按摩行程之進程不斷地改變按摩力道、按摩頻率以及出力軸的行程等。

然而，本發明之控制模式可藉由以下多種方式來達成，例如利用三端雙向可控矽(TRIAC)改變導通角大小來控制輸入電磁驅動模組5之電流的時間長短及頻率等；另外，也可以採用功率開關元件搭配脈波寬度調變模組(PWM/Pulse Width Modulation)來進行控制。

此外，請參閱圖6A、圖6B以及圖6C，圖6A係本發明另一較佳實施例中靜止狀態之剖面圖，圖6B係本發明另一較佳實施例中按摩頭受到推擠後之剖面圖，圖6C係本發明另一較佳實施例中出力軸出力擊發後之剖面圖。如圖所示之實施例與前述實施例主要不同之處在於，本實施例之按摩頭7更包括一衝擊磁組71，其設置於按摩頭7與該出力軸2之間；而衝擊磁組71包括二衝擊磁石，該二衝擊磁石711,712中彼此鄰近的二端之極性相同。換言之，本實施例藉由將相鄰的二衝擊磁石711,712的磁性設置成同極性，以產生相斥力。而且，本實施例另外設置一感測器81以感測按摩頭7的行程位置。另外，本實施例之磁石3的數量是三個。

再者，如圖6A中所示，當處於不通電之靜止狀態時，此時由於衝擊磁石711,712間的斥力，按摩頭7被往前頂，出力軸2被往後推；亦即，出力軸2停止在頓轉轉矩、衝擊磁石711,712間的斥力與磨擦力合力為零之處。

另外，圖6B中顯示當按摩頭7受到擠壓而被往後頂時，即按摩頭7推抵使用者皮膚時，出力軸2跟著往後推的情況；此時，當按摩頭7退到一個位置時觸發感測器81，此時可依應用程式的設定就開始擊發，抑或藉由使用者按壓啟動鍵91才會開始擊發；其中，啟動鍵91要一直按著才會擊發，還是按一次就一直擊發而再按一次就停止，皆可由應用程式來設定。

此外，圖6C顯示出力軸2出力擊發的狀況，此時出力軸2往前加速擊出，此時按摩頭7仍壓住人體，所以衝擊磁石711,712間的距離瞬間變小；然而，此時按摩頭7受到突然爆發的衝擊力，故可達到對受力點瞬間衝擊的效果。

進一步說明之，靜止時，二衝擊磁石711,712彼此的斥力使按摩頭7往前頂，出力軸2往後退，即如圖6A所示；當按摩頭7被往後推時，衝擊磁石711與衝擊磁石712的距離變短，彼此間斥力增加，即如圖6B所示；當按摩頭7退到一個位置時，電磁驅動模組5通電觸發出力軸2往前擊出，即如圖6C所示，此時衝擊磁石711與衝擊磁石712的距離更短了，由於二緩衝擊磁石711,712間的斥力與其距離成反比，所以按摩頭7受出力軸2的推力在瞬間有大幅度的變化，按摩頭7可以對肌肉或骨頭達到瞬間衝擊的效果，如此並不需彈簧，也不會有出力軸2直接撞擊按摩頭7的不適。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims

一種按摩裝置，包括：一出力軸；複數永久磁石，其係設置於該出力軸上，並沿該出力軸之至少局部區域產生一徑向磁場；以及一電磁驅動模組，其包括至少一定子軛鐵及至少一線圈，該電磁驅動模組係設置於該複數永久磁石之徑向外側；其中，該電磁驅動模組的該至少一定子軛鐵與該出力軸的該複數永久磁石相互作用產生一頓轉轉矩；該電磁驅動模組之該至少一線圈受一電流驅動形成一電磁場，並與該複數永久磁石之該徑向磁場相互作用以產生一電磁驅動力。
如請求項1之按摩裝置，其中，該出力軸於一出力行程之中間點以前，該頓轉轉矩施予一第一推力於該出力軸，而該頓轉轉矩於該出力行程中間點以後開始反轉而施予一第一拉力於該出力軸。
如請求項2之按摩裝置，其中，當該電磁驅動模組之該至少一線圈一開始受電流驅動時，該出力軸沿軸向往前擊出；該出力軸於該出力行程之中間點之後，該頓轉轉矩對該出力軸施予該第一拉力；於中止輸入該電流時，該頓轉轉矩將該出力軸拉回至靜止時位置；當該出力軸被往擊出的相反方向推擠移動超過該靜止時位置時，該頓轉轉矩施予該第一推力於該出力軸。
如請求項1之按摩裝置，其更包括至少一導磁件，其係設置於該出力軸上並將磁石的磁場導引成徑向磁場。
如請求項1之按摩裝置，其更包括一控制模組，該電磁驅動模組電性連接至該控制模組；該控制模組藉由控制輸入該電磁驅動模組之電流頻率以調節該電磁驅動力之頻率；該控制模組藉由控制輸入該電磁驅動模組之電流大小以調節該電磁驅動力之大小；該控制模組藉由控制輸入該電磁驅動模組之電流的時間長短以調節該出力行程之長短。
如請求項5之按摩裝置，其更包括一調節模組，其電性連接於該控制模組並適於調節輸入該電磁驅動模組之電流大小、電流頻率以及輸入該電流的時間長短中至少一者。
如請求項5之按摩裝置，其更包括至少一位置感測器，其電性連接於該控制模組並適於感測該出力軸之行程位置。
如請求項1之按摩裝置，其中，該電磁驅動模組更包括至少一環形線圈架，該至少一線圈係纏繞於該至少一環形線圈架並電性連接至該控制模組；該至少一環形線圈架包括一中央通孔，該出力軸係穿經該中央通孔。
如請求項1之按摩裝置，其更包括一按摩頭及一衝擊磁組，該按摩頭對應於該出力軸之一端；該衝擊磁組設置於該按摩頭與該出力軸之間；該衝擊磁組包括二分離的衝擊磁石，該二衝擊磁石中彼此鄰近的二端之極性相同。
如請求項1之按摩裝置，其中，該控制模組包括一儲存單元，其儲存有至少一應用程式，該控制模組根據該至少一應用程式來控制輸入至該電磁驅動模組之電流大小、頻率以及輸入該電流的時間長短中至少一者。