TWM482901U - 飛輪發電結構 - Google Patents

Description

飛輪發電結構

本創作係為一種阻尼機構，尤指應用於健身器材之飛輪 發電結構。

傳統的健身器材，例如健身車，運動者主要係藉由踩動踏板，藉以驅動健身車上所設的飛輪產生轉動，而為了使得踩動踏板時可以讓運動者承受適當的阻力或抗力，目前主要係透過磁阻力的方式，提供健身車不同阻力大小的調整，進而讓運動者經由對抗不同的阻力或抗力而達到運動健身的效果。

習知健身車飛輪的內側環面設置行星齒輪的結構，藉由多數個齒輪囓合的結構來達到產生電力的目的。此種習用結構存在的缺點包括有：需各種不同齒輪及齒輪盤組成複雜的齒輪結構、材料成本高、齒輪運轉時之噪音大、組裝不易、人工成本高、速度放大倍數受限於結構。

在另一種習知的一般健身腳踏車於內部設有飛輪裝置結構，並且對應該飛輪裝置結構之輪盤設有調整輪盤轉動阻尼大小的裝置(圖未示)，藉由該裝置對於阻尼的調整，提供使用者不同的抵抗力量，讓使用者隨情況不同的施力來轉動輪盤，達到不同的健身車運動效果。

請參閱第一圖，係顯示本習知飛輪裝置結構示意圖。如圖所示傳統飛輪裝置結構1包括有一飛輪11、一飛輪固定座12主要是在飛輪11中心位置處設有一軸柱111設置於飛輪固定座12之軸孔121，該飛輪11之內側環112設置複數個永久磁鐵13，並在相對應於 該永久磁鐵13處配置一由矽鋼片疊置而成的線圈承座14，並在該線圈承座14中繞置複數個線圈141，各個線圈141相對應於該些永久磁鐵13，並保持一預定間隙。當飛輪固定座12與飛輪11組裝完成時，飛輪固定座12之外側面122設置至少一個鋁固定片15，防止飛輪11因轉動時鬆脫掉落造成使用上之危險。

此外，運動者在使用傳統健身設備進行運動時，傳統健身設備往往無法有效回收運動者在進行運動時產生的能量，而造成能量的浪費。

然而飛輪之轉速係依據運動者所施加的踩踏力所產生之速度而定，並進一步影響發電效率，當運動者所施加的踩踏力所產生的速度較慢時，發電機組之發電效率亦較差，因此如何有效地提高發電機組之發電效率成為一個重要的課題。

此種習用結構存在的缺點包括有：體積大、低轉速時發電量小、材料成本較為昂貴而不利於生產製造、運轉時之溫度偏高、組裝不易、人工成本高之問題。

緣此，本創作的目的是即針對飛輪裝置結構的缺失予以改善，以克服習知技術所遇到的各項問題。

為了能有效克服上述習知技術的問題，本創作主要在於提供一種可應用於健身器材，結構較為簡單之腳踏傳動飛輪高效能發電、增加慣性、節省材料之飛輪發電結構，易於運動者調整阻力大小，且阻力大小單純依據磁鐵強度而進行調整阻力大小。

本創作為解決習知技術之問題所採用之技術手段係以飛輪發電結構，包括有：一飛輪本體、一飛輪內側、一線圈組、一飛輪外側及複數個磁性單元，該磁性單元環列佈設在該內環圈。當轉軸已一驅動力驅動該飛輪本體轉動時，飛輪本體得以該轉軸為旋轉中心受 一外加驅動力而旋轉，內環圈及磁性單元隨著該飛輪本體轉動，而由該線圈組感應一電能，由該電力輸出線輸出該電能至一制動裝置。

本創作的另一實施例中，亦可包括有一制動裝置，該制動裝置包括一驅動馬達、一齒輪組、一支架，其中制動裝置接收該線圈組所感應的該電能，以對該飛輪本體產生制動之效果。

本創作所採用的具體技術，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

1‧‧‧傳統飛輪裝置結構

11‧‧‧飛輪

111‧‧‧軸柱

12‧‧‧飛輪固定座

121‧‧‧軸孔

122‧‧‧外側面

13‧‧‧永久磁鐵

14‧‧‧線圈承座

141‧‧‧線圈

15‧‧‧鋁固定片

200‧‧‧飛輪發電結構

2‧‧‧飛輪本體

21‧‧‧軸部

22‧‧‧飛輪內側

23‧‧‧兩側面

24‧‧‧飛輪外側

25‧‧‧轉軸

3‧‧‧內環圈

31‧‧‧外環側面

32‧‧‧內環面

4‧‧‧線圈組

41‧‧‧線圈承架

42‧‧‧磁極

43‧‧‧電力輸出線

5‧‧‧金屬環

6‧‧‧磁性單元

7‧‧‧制動裝置

71‧‧‧驅動馬達

711‧‧‧驅動轉軸

72‧‧‧齒輪組

721‧‧‧輸出軸柱

73‧‧‧支架

731‧‧‧軸孔

732‧‧‧孔槽

74‧‧‧軸柱

75‧‧‧控制裝置

8‧‧‧電磁制動裝置

81‧‧‧電磁元件

82‧‧‧電磁鐵控制器

E‧‧‧電能

A‧‧‧驅動電力

第1圖係顯示習用實施例之示意圖。

第2圖係顯示飛輪本體之示意圖。

第3圖係顯示飛輪本體結合制動裝置之示意圖。

第4圖係顯示飛輪本體連接制動裝置之示意圖。

第5圖係顯示飛輪本體連接電磁制動裝置之示意圖。

請參閱第2圖，係顯示飛輪本體之示意圖。如圖所示，一種飛輪發電結構200，包括有一飛輪本體2、一內環圈3及一線圈組4。

飛輪本體2之選定位置處具有一軸部21、一飛輪內側22、兩側面23及一飛輪外側24，該飛輪內側22結合有一金屬環5，使飛輪本體2旋轉之慣性律動更為穩定。金屬環5之使用材料為非導磁性材料，例如鋁、銅為媒介材料。

飛輪本體2之軸部21係轉動地結合於一轉軸25，使該飛輪本體2得以該轉軸25為旋轉中心受一外加驅動力而旋轉。

內環圈3由該飛輪本體2的兩側面23之其中一側面一體地延伸出一長度，該內環圈3具有一外環側面31與一內環面32，其中內環圈3之內環面32係設置複數個磁性單元6，環列佈設在該內環 圈3之內環面32，該磁性單元6隨著飛輪本體2轉動與線圈組4制動而產生一磁力場。

線圈組4繞置在一線圈承架41結合在該轉軸25並在一端處設有複數個磁極42對應於內環圈3之磁性單元6。線圈組4延伸出有一對電力輸出線43，該線圈組4與磁性單元6產生一磁力場而由該線圈組感應一電能E，經電力輸出線43電連接至一制動裝置7(如第3圖所示)。線圈承架41之使用材料為導磁性材料，例如矽、鋼片、鐵為媒介材料。

當該飛輪本體2轉動時，轉軸25帶動該飛輪本體2旋轉，其中複數個磁性單元6設置於內環圈3之內環面32，隨著飛輪本體2轉動使磁性單元6與線圈組4制動而產生一磁力場進而產生電能E該線圈組4感應一電能E，由該電力輸出線43輸出電能E電連接至一制動裝置7。

請參閱第3圖，係顯示本創作飛輪本體結合制動裝置之示意圖。本實施例的大部份組成構件與第一實施例相同，故相同元件乃標示相同的元件編號，以資對應。在本實施例中，飛輪發電結構200設置一制動裝置7，該制動裝置7包括有一驅動馬達71、一齒輪組72、一支架73、一軸柱74及一控制裝置75，其中制動裝置7接收該線圈組4所感應的電能E，以對該飛輪本體產生制動。

驅動馬達71經電力輸線43電連接至控制裝置75。驅動馬達71設置有一驅動轉軸711，該驅動轉軸711係與齒輪組72相齧合，經驅動馬達71帶動旋轉。

齒輪組72具有一輸出軸柱721，該輸出軸柱721之端部對應該支架73之孔槽732，該齒輪組72與該驅動馬達之驅動轉軸711相齧合，由該驅動馬達帶動旋轉。

支架73係結合在制動裝置7之軸柱74，該支架73具有 一軸孔731與一孔槽732，該孔槽732係結合齒輪組72之輸出軸柱721。該軸孔731係可轉動以該軸柱74為旋轉中心旋動一角度。

控制裝置75電連接於該線圈組4，並在接收到該線圈組4所產生之該電能E後，產生一驅動電力A驅動該驅動馬達71。

當飛輪本體2所產生之電能E電連接至控制裝置75，該控制裝置75產生一驅動電力A驅動該驅動馬達71而開始運作。該驅動馬達71之驅動轉軸711結合齒輪組72並帶動輸出軸柱721，該輸出軸柱721與孔槽732互相對應結合。支架73之軸孔731以該軸柱74為旋轉中心旋動一角度，使該自由端接近或遠離該飛輪之內環圈，而對該飛輪本體2產生制動。

唯上述可得知，在本創作一種飛輪發電結構200中，該飛輪本體2之飛輪內側22結合一金屬環5。內環圈3配置有複數個磁性單元6，環列佈設在該內環圈3之內環面32並相鄰於線圈組4並延伸出有一對電力輸出線43電連接至一制動裝置7。

再者，當制動裝置7之驅動馬達71作動後，經由齒輪組72之輸出軸柱721之端部對應於該支架73之孔槽732予以結合，以該軸柱74為旋轉中心旋動一角度，而接近或遠離金屬環5，已達到制動裝置7磁場阻尼制動之效能。

請參閱第4圖，係顯示飛輪本體連接制動裝置之示意圖。本實施例的大部份組成構件與第一實施例相同，故相同元件乃標示相同的元件編號，以資對應。在該飛輪本體2之飛輪外側24結合有一金屬環5，並由線圈組4並延伸出有一對電力輸出線43電連接至控制裝置75，該控制裝置75電接至驅動馬達71。

當飛輪發電結構200轉動時，該線圈組4感應一電能E經電力輸出線43輸出該電能E至控制裝置75而產生一驅動電力A驅動該驅動馬達71，該驅動馬達71之驅動轉軸711與齒輪組72相齧合， 該齒輪組72之輸出軸柱721對應於該支架73之孔槽732予以結合而驅動該支架73。支架73結合於軸柱74係可轉動制動裝置7之支架73。以軸柱74旋轉中心旋動一角度，而接近或遠離金屬環5，已達到磁場阻尼制動之功用。

請參閱第5圖，係顯示飛輪本體連接電磁制動裝置之示意圖。如圖所示。金屬環5係結合於飛輪本體2之飛輪外側24。內環圈3之內環面32設置之一線圈組4並延伸出有一對電力輸出線43電連接至電磁鐵控制器82，該電磁鐵控制器82電連接至電磁元件81，並面向於金屬環5，運動者可透過手動或自動方式來操作阻力的大小。

當飛輪本體2轉動時，線圈組4與內環圈3產生磁吸作用而產生磁力，該線圈組因磁力產生進而感應一電能E，由該電力輸出線43輸出電能E至電磁鐵控制器82，該電磁鐵控制器82電連接至電磁元件81。

當電磁元件81接收到飛輪發電結構200所產生之電能E，使該電磁元件81與金屬環5間產生制動，達到磁場阻尼制動之功用。

以上所舉實施例僅係用以說明本創作，並非用以限制本創作之範圍，凡其他未脫離本創作所揭示之精神下而完成的等效修飾或置換，均應包含於後述申請專利範圍內。

200‧‧‧飛輪發電結構

2‧‧‧飛輪本體

21‧‧‧軸部

22‧‧‧飛輪內側

23‧‧‧兩側面

24‧‧‧飛輪外側

25‧‧‧轉軸

3‧‧‧內環圈

31‧‧‧外環側面

32‧‧‧內環面

4‧‧‧線圈組

41‧‧‧線圈承架

42‧‧‧磁極

43‧‧‧電力輸出線

5‧‧‧金屬環

6‧‧‧磁性單元

Claims (9)

1. 一種飛輪發電結構，包括有：一飛輪本體，具有一軸部、一飛輪內側、兩側面及一飛輪外側，其中該軸部係可轉動地結合於一轉軸，使該飛輪本體得以該轉軸為旋轉中心受一外加驅動力而旋轉；一內環圈，由該飛輪本體的兩側面之其中一側面一體地延伸出一長度，該內環圈具有一外環側面與一內環面；複數個磁性單元，環列佈設在該內環圈的內環面；一線圈組，係繞置在一線圈承架的數個磁極，並延伸出有一對電力輸出線，該線圈承架係結合在該轉軸之軸心作為定子；當該飛輪本體轉動時，該內環圈及該磁性單元隨著該飛輪本體轉動，而由該線圈組感應一電能，由該電力輸出線輸出該電能至一制動裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之飛輪發電結構，其中該線圈承架係以導磁材料所製成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之飛輪發電結構，其中該導磁材料係選自矽鋼片、鐵之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之飛輪發電結構，其中該飛輪本體之該飛輪內側更結合有一金屬環。
5. 如申請專利範圍第4項所述之飛輪發電結構，其中該金屬環係選自鋁、銅之一之非導磁性材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之飛輪發電結構，其中該制動裝置包括；一驅動馬達；一控制裝置，電連接於該線圈組，並在接收到該線圈組所產生之該電能後，產生一驅動電力予該驅動馬達； 一齒輪組，與該驅動馬達之一驅動轉軸相齧合，由該驅動馬達帶動旋轉；一支架，具有一軸孔、一自由端、一孔槽，其中該軸孔係可轉動以一軸柱為旋轉中心旋動一角度；當該驅動馬達接收該飛輪本體所產生之該電能後，該驅動馬達驅動該支架以一軸柱為旋轉中心旋動一角度，使該支架之該自由端接近或遠離該飛輪本體之該飛輪內側，而對該飛輪本體產生制動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之飛輪發電結構，其中該制動裝置係為一外磁式制動裝置，其中外磁式制動裝置包括；一驅動馬達；一控制裝置，電連接於該線圈組，並在接收到該線圈組所產生之該電能後，產生一驅動電力予該驅動馬達；一齒輪組，與該驅動馬達之一驅動轉軸相齧合，由該驅動馬達帶動旋轉；一支架，具有一自由端、一軸孔、一孔槽，其中該軸孔係可以一軸柱為旋轉中心旋動一角度；該外磁式制動裝置位在該飛輪外側之鄰近位置處，當該外磁式制動裝置接收該線圈組經該電力輸出線所傳輸之電能後，驅動該支架以一軸柱為旋轉中心旋動一角度，使該支架之該自由端接近或遠離該飛輪外側。
8. 如申請專利範圍第1項所述之飛輪發電結構，更包括有一電磁制動裝置，該電磁制動裝置包括有；一電磁元件，位在該飛輪外側之鄰近位置處；一電磁鐵控制器，電連接於該線圈組，並在接收到該線圈組所產生之該電能後，傳輸至該電磁元件以對該飛輪本體產生制動。
9. 如申請專利範圍第1項所述之飛輪發電結構，其中該飛輪本體之該 飛輪外側更結合有一金屬環。