TWM650625U - 具有外轉子馬達的健身器材構造 - Google Patents

Abstract

本創作係關於一種具有外轉子馬達的健身器材構造，包含一基架；一施力單元固定於該基架；一馬達包含一內定子與一外轉子，該外轉子可旋轉地設置於該基架並環繞該內定子；一傳動件連接該施力單元與該外轉子；一碼盤隨該外轉子一起旋轉；一編碼單元固定於該內定子或該基架，該編碼單元讀取該碼盤的一旋轉訊息；一控制單元連接該馬達與該編碼單元，接收該旋轉訊息；該控制單元控制該內定子的一電磁場，使該外轉子具備一旋轉阻力，該控制單元根據一預設程式及該旋轉訊息，選擇性地改變該電磁場的強度，使該旋轉阻力獲得改變。

Description

具有外轉子馬達的健身器材構造

本創作係有關於一種具有多種訓練模式可供選擇，並以傳動件直接連接於傳動輪與外轉子之間進行傳動及接收旋轉阻力的健身器材之構造。

目前一般用於運動健身的飛輪車、健身車等健身器材，主要係利用一阻力產生裝置，經由手動控制設定一阻力值，並可視使用者的運動量需求以調整阻力值的大小，但一旦調整固定後，使用者則使用該阻力值進行運動，於運動的過程中，並無法再任意調整阻力值，除非是停止運動，等完全靜止後，才能再調整阻力值，因此使用上並不方便。

因此有2019年4月23日中國大陸所公告的實用新型第CN208770756號「一種自動調節阻力的健身車控制系統」專利案。其係揭露：包括飛輪、阻力裝置、阻力調控裝置及儀錶，阻力裝置安裝在飛輪處能靠近或遠離飛輪，阻力調控裝置與儀錶及阻力裝置連接，其能控制阻力裝置相對飛輪的位置而獲得阻力檔位元資訊並在儀錶上顯示出來，阻力調控裝置包括編碼器和依次連接設置的電機、齒輪傳動結構及絲桿套筒裝置，絲桿套筒裝置與上述阻力裝置連接，編碼器安裝在電機上其能獲得電機轉速。通過藍牙和USB介面傳輸方式與通訊終端設備連接能夠使使用者即時方便獲得當前的速度、距離、卡路里及功率。

惟該專利前案的電機係為一內轉子馬達的構造，而且透過齒輪傳動機構帶動絲桿套筒裝置進行阻力的傳遞，並非直接傳動至使用者的施力位置，使得組裝的構件相對增多，整體的體積變大，需要較大的占用空間，而且在阻力傳遞的過程中，也會因為齒輪傳動機構的摩擦而損失，造成阻力值失準，因此該專利前案的技術特徵明顯與本創作不同。

又有中華民國97年10月1日所公告的新型第M341528號「運動健身車」專利案。其係揭露：以直流馬達為驅動核心，並搭配電路控制迴路的設置，讓需要被動式運動效果的運動者可藉由直流馬達自行驅動以帶動踩踏組，係如同電動機特性一般，並藉由控制裝置調整轉速的不同段數，以產生一助力運動效果，反之，若當使用者需要運動阻力負荷時，可藉由控制裝置切換成人力輸入發電模式，係如同發電機特性一般，同時並可調整不同阻力數値，以令使用者於踩動時可感受到不同段數的變化；且使用者於使用時亦可根據身高體長的差異而藉由椅座裝置的設置而做上下及前後等雙方向的調整，以達到較佳人體運動工學的運動姿勢。

該專利前案的直流馬達同樣係為一內轉子馬達的構造，而且該直流馬達與該踩踏組之間的阻力透過二次傳動組進行傳遞，該二次傳動組係由大皮帶輪、二個飛輪及傳動皮帶所構成，並非直接傳動至使用者的施力位置，同樣是使得組裝的構件相對增多，整體的體積變大，需要較大的占用空間，而且在阻力傳遞的過程中，也會因為齒輪傳動機構的摩擦而損失，造成阻力值失準，故在使用上並不盡理想。

爰此，有鑑於目前健身器材的馬達阻力構造具有上述缺點。故本創作提供一種具有外轉子馬達的健身器材構造，包含有：一基架；一施力單元，固定於該基架；一馬達，包含一內定子與一外轉子，該內定子固定於該基架，該外轉子可旋轉地設置於該基架並環繞該內定子；一傳動件，連接該施力單元與該外轉子；一碼盤，固定於該外轉子，隨該外轉子一起旋轉；一編碼單元，固定於該內定子或該基架，該編碼單元讀取該碼盤的一旋轉訊息；一控制單元，連接該馬達與該編碼單元，該控制單元接收該旋轉訊息；該控制單元控制該內定子的一電磁場，使該外轉子具備一旋轉阻力，該控制單元根據一預設程式及該旋轉訊息，選擇性地改變該電磁場的強度，使該旋轉阻力獲得改變。

上述施力單元包含可旋轉的至少一施力件，該施力件透過該傳動件而連接該外轉子。

上述外轉子的側緣形成一側輪，該傳動件係為封閉的一皮帶，該皮帶的一端套合於該施力單元，該皮帶的另一端直接套合於該側輪周緣。

上述控制單元係控制該電磁場形成一固定模式，該控制單元控制該電磁場的強度保持不變，以使該旋轉阻力為固定值。

上述控制單元係控制該電磁場成一漸變模式，該控制單元控制該電磁場的強度逐漸變強或逐漸變弱，以使該旋轉阻力為漸強或漸弱。

上述控制單元係控制該電磁場成一多段模式，該多段模式具有複數階段，該控制單元控制該電磁場的強度在任一階段與相鄰階段為不相同。

上述控制單元係控制該電磁場成一安全模式，該控制單元控制該電磁場的強度不超過一上限值。

上述控制單元係控制該電磁場成一隨機模式，該控制單元控制該電磁場的強度隨機改變。

上述控制單元係控制該電磁場成一智慧模式，該控制單元控制該電磁場的強度隨該旋轉訊息而自動改變。

上述內定子係包含複數磁極，該等磁極纏繞有複數線圈，該外轉子對應該等磁極而環設有複數磁鐵。

上述馬達係為一直流無刷馬達。

上述技術特徵具有下列之優點：

1.藉由控制單元係可經由碼盤相對於編碼單元旋轉，而可獲得包含該外轉子之轉速、旋轉位置及旋轉角度之旋轉訊息。再根據所選擇的不同訓練模式，而可選擇性地改變電磁場的強度，以改變旋轉阻力的大小，使其符合操作者的訓練需求。

2.健身訓練時具有多種的訓練模式可供選擇，包含固定模式、漸變模式、多段模式、安全模式、隨機模式或智慧模式等，可配合操作者之訓練需求而改變。

3.採用具有外轉子構造之馬達，其內定子周緣上環設有複數磁極，該等磁極纏繞有線圈，以供產生一電磁場，又該外轉子內周緣環設有對應的複數磁鐵，藉由該外轉子相對於該內定子旋轉，使該外轉子具備一旋轉阻力，二施力件可分別供雙腳同時踩踏，或是雙手同時握持，以旋轉式或往復式進行施力訓練，並再透過傳動件將該旋轉阻力反饋到該二施力件，而對於雙腳或雙手產生訓練之功效。

4.進一步的配合傳動件直接連接於傳動輪與外轉子進行傳動及接收旋轉阻力，無庸再透過連接齒輪組或變速機構進行傳動及接收旋轉阻力，可以使得組裝的構件相對變少，整體的體積變小，占用空間相對小，而且在旋轉阻力傳遞的過程中，也不會因為齒輪組或變速機構的摩擦而損失，造成阻力值失準，可更精確的施予該旋轉阻力進行訓練。

本創作以下實施例中如有述及左、右、前、後、上、下等方向用語，係以操作者A(見第七圖所示)乘坐於本創作的基架1之坐墊15上，並以該操作者本身為基準，雙眼向前平視所認知的相對方位而言，該方向用語僅為方便說明本創作實施例，並非限制本創作的空間樣態。又本創作所指的健身器材係可為一健身車或一飛輪車。

請參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，本創作實施例包含有：基架1、施力單元2、馬達3、傳動件4、碼盤5、編碼單元6及控制單元7，其中：

一基架1，包含有相連接且支撐於地面的一第一支桿11及一第二支桿12。該第二支桿12的前端連接有一握把架13，又該第二支桿12的中段處連接有一支撐桿14，該支撐桿14的頂端設有一坐墊15。

一施力單元2，固定於該基架1。該施力單元2包含有一傳動輪21及可旋轉的至少一施力件22。該傳動輪21樞設於該基架1的該第二支桿12上，而能相對於該第二支桿12樞轉。本創作實施例設有二該施力件22係左右對稱的同軸連接於該傳動輪21，以供施力於該二施力件22可帶動該傳動輪21旋轉。該二施力件22係可分別為旋轉式腳踏板、旋轉式手搖桿或往復式操作件，以供雙腳同時踩踏，或是雙手同時握持，並以旋轉式或往復式進行施力。

一馬達3，如第四圖、第五圖及第六圖所示，包含一內定子31與一外轉子32，該馬達3係為一直流無刷馬達。該內定子31藉由一軸33固定於該基架1的該第一支桿11，該外轉子32的兩側分別套設有一軸承34，該二軸承34固定於該軸33，使該外轉子32可旋轉地設置於該基架1的該第一支桿11，並環繞該內定子31旋轉。該內定子31周緣上環設有複數磁極35，該等磁極35纏繞有線圈36，以供產生一電磁場，又該外轉子32的內周緣環設有對應的複數磁鐵37，藉由該外轉子32相對於該內定子31旋轉，利用該等磁鐵37的磁力與該電磁場產生交互作用，使該外轉子32具備一旋轉阻力。該外轉子32的一側緣形成一側輪38。

一傳動件4，連接該施力單元2的該傳動輪21與該外轉子32。該施力件22透過該傳動件4而連接該外轉子32。該傳動件4係為封閉的一皮帶，該皮帶一端套合於該施力單元2的該傳動輪21的周緣，該皮帶的另一端直接套合於該側輪38的周緣。

一碼盤5，如第五圖所示，固定於該外轉子32的另一側緣，隨該外轉子32一起旋轉。該碼盤5係可提供包含該外轉子32之轉速、旋轉位置及旋轉角度之一旋轉訊息。

一編碼單元6，固定於該內定子31或該基架1，該編碼單元6讀取該碼盤5的該旋轉訊息。該編碼單元6係為一光學編碼器，依照光學和光電原理製成的電路板。該編碼單元6相對於該碼盤5至少設有一讀取頭61，藉以可讀取包含該外轉子32之轉速、旋轉位置及旋轉角度之該旋轉訊息。

一控制單元7，固定於該基架1，該控制單元7係可訊號連接有一控制面板71，該控制面板71設於該握把架13。該控制單元7係訊號連接該馬達3與該編碼單元6，以接收該旋轉訊息。該控制單元7可控制該內定子31產生的該電磁場，使該外轉子32具備該旋轉阻力，該控制單元7根據一預設程式及該旋轉訊息，可選擇性地改變該電磁場的強度，使該旋轉阻力獲得改變。該控制單元7可選擇地控制該電磁場形成一固定模式、一漸變模式、一多段模式、一安全模式、一隨機模式或一智慧模式，以符合不同操作者的訓練需求。

使用時，如第一圖、第四圖及第七圖所示，一操作者A可乘坐於該基架1的該坐墊15上，雙手握持於該握把架13，然後雙腳分別踩踏於該二施力件22。再預先根據操作者A本身的體力負荷，選擇所欲健身的訓練模式，於該控制單元7的該控制面板71輸入並選擇控制該電磁場可形成固定模式、漸變模式、多段模式、安全模式、隨機模式或智慧模式。然後雙腳帶動該二施力件22開始輪流踩踏，利用該二施力件22連動該傳動輪21旋轉，該傳動輪21透過該傳動件4帶動該外轉子32旋轉。藉由該外轉子32相對於該內定子31旋轉時，使該外轉子32具備該旋轉阻力，再透過該傳動件4反饋到該二施力件22，而對於該操作者A的雙腳產生訓練。並且該控制單元7係可經由該碼盤5相對於該編碼單元6旋轉，而利用該讀取頭61可讀取獲得包含該外轉子32之轉速、旋轉位置及旋轉角度之該旋轉訊息。

如第四圖及第五圖所示，該外轉子32與該內定子31相對旋轉時，利用該編碼單元6之該讀取頭61，係可讀取該碼盤5包含該外轉子32之轉速、旋轉位置及旋轉角度之該旋轉訊息。如第一圖、第四圖及第七圖所示，該控制單元7再根據該操作者A所選擇的訓練模式，而可選擇性地改變該電磁場的強度，以改變該旋轉阻力的大小，使其符合該操作者A的訓練需求。在訓練的過程中，該操作者A欲改變成其他的訓練模式，係可再透過該控制單元7之該控制面板71輸入並選擇固定模式、漸變模式、多段模式、安全模式、隨機模式或智慧模式。例如選擇固定模式時，該控制單元7控制該電磁場的強度保持不變，藉以可模擬健身車的固定阻力，使該旋轉阻力成為固定值，並配合該旋轉阻力可進行多段式調整其固定值，可選擇不同的固定值大小，以配合該操作者A之訓練需求而改變。

又操作者A選擇漸變模式時，該控制單元7控制該電磁場的強度係逐漸變強或逐漸變弱，使該旋轉阻力成為漸強或漸弱，藉以可供該操作者A模擬飛輪車由靜至動過程中所產生的慣性改變，或是模擬飛輪車由動至靜過程中所產生的慣性改變。

又操作者A選擇多段模式時，該多段模式具有複數階段，該控制單元7控制該電磁場的強度在任一階段與相鄰階段均為不相同的旋轉阻力，藉以可模擬實際腳踏車於上坡、平地到下坡之路段行駛時，所接收到的旋轉阻力均為不相同，因此可以獲得綜合騎乘的訓練效果。

又操作者A選擇安全模式時，該控制單元7控制該電磁場的強度不會超過一上限值，藉以能根據該操作者A的踩踏極限，而限定旋轉阻力的強度，可避免該操作者A因為超過體力的負荷，而受到運動傷害。

又操作者A選擇隨機模式時，該控制單元7控制該電磁場的強度是隨機任意改變，藉以能模擬腳踏車於連續不同坡度的路段行駛時，而產生旋轉阻力均不相同的實際騎乘效果。

又操作者A選擇智慧模式時，該控制單元7控制該電磁場的強度隨著該旋轉訊息而自動改變，由於該旋轉訊息包含該外轉子32之轉速、旋轉位置及旋轉角度等資訊，藉以可供初學者模擬剛開始騎乘腳踏車時，體力充沛時，調整旋轉阻力較強，騎乘到了中段體力衰減時，調整旋轉阻力變弱，最後騎乘到體力將耗盡時，則調整旋轉阻力變成最弱，可智慧型的根據該操作者A的體力變化，而改變該旋轉阻力的大小，同樣可避免超過體力的負荷，而受到運動傷害。

如第四圖及第五圖所示，而且本創作利用該馬達3係採用外轉子32之構造，再配合該傳動件4直接連接於該傳動輪21與該外轉子32進行傳動及接收旋轉阻力，無庸再透過連接齒輪組或變速機構進行傳動及接收旋轉阻力，可以使得組裝的構件相對變少，整體的體積變小，占用空間相對小，而且在旋轉阻力傳遞的過程中，也不會因為齒輪組或變速機構的摩擦而損失，造成阻力值失準，可更精確的施予該旋轉阻力進行訓練。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本創作之操作、使用及本創作產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本創作之較佳實施例，當不能以此限定本創作實施之範圍，即依本創作申請專利範圍及創作說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本創作涵蓋之範圍內。

1:基架 11:第一支桿 12:第二支桿 13:握把架 14:支撐桿 15:坐墊 2:施力單元 21:傳動輪 22:施力件 3:馬達 31:內定子 32:外轉子 33:軸 34:軸承 35:磁極 36:線圈 37:磁鐵 38:側輪 4:傳動件 5:碼盤 6:編碼單元 61:讀取頭 7:控制單元 71:控制面板 A:操作者

[第一圖]係為本創作實施例之立體外觀圖。

[第二圖]係為本創作實施例之側視圖。

[第三圖]係為本創作實施例之上視圖。

[第四圖]係為本創作實施例馬達構造之剖視圖。

[第五圖]係為本創作實施例第四圖中之V部分放大示意圖。

[第六圖]係為本創作實施例磁極纏繞線圈之示意圖。

[第七圖]係為本創作實施例之使用示意圖。

11:第一支桿

3:馬達

31:內定子

32:外轉子

33:軸

34:軸承

35:磁極

36:線圈

37:磁鐵

38:側輪

4:傳動件

5:碼盤

6:編碼單元

61:讀取頭

7:控制單元

Claims (11)

1. 一種具有外轉子馬達的健身器材構造，包含有： 一基架； 一施力單元，固定於該基架； 一馬達，包含一內定子與一外轉子，該內定子固定於該基架，該外轉子可旋轉地設置於該基架並環繞該內定子； 一傳動件，連接該施力單元與該外轉子； 一碼盤，固定於該外轉子，隨該外轉子一起旋轉； 一編碼單元，固定於該內定子或該基架，該編碼單元讀取該碼盤的一旋轉訊息； 一控制單元，連接該馬達與該編碼單元，該控制單元接收該旋轉訊息； 該控制單元控制該內定子的一電磁場，使該外轉子具備一旋轉阻力，該控制單元根據一預設程式及該旋轉訊息，選擇性地改變該電磁場的強度，使該旋轉阻力獲得改變。
2. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該施力單元包含可旋轉的至少一施力件，該施力件透過該傳動件而連接該外轉子。
3. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該外轉子的側緣形成一側輪，該傳動件係為封閉的一皮帶，該皮帶的一端套合於該施力單元，該皮帶的另一端直接套合於該側輪周緣。
4. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該控制單元係控制該電磁場形成一固定模式，該控制單元控制該電磁場的強度保持不變，以使該旋轉阻力為固定值。
5. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該控制單元係控制該電磁場成一漸變模式，該控制單元控制該電磁場的強度逐漸變強或逐漸變弱，以使該旋轉阻力為漸強或漸弱。
6. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該控制單元係控制該電磁場成一多段模式，該多段模式具有複數階段，該控制單元控制該電磁場的強度在任一階段與相鄰階段為不相同。
7. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該控制單元係控制該電磁場成一安全模式，該控制單元控制該電磁場的強度不超過一上限值。
8. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該控制單元係控制該電磁場成一隨機模式，該控制單元控制該電磁場的強度隨機改變。
9. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該控制單元係控制該電磁場成一智慧模式，該控制單元控制該電磁場的強度隨該旋轉訊息而自動改變。
10. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該內定子係包含複數磁極，該等磁極纏繞有複數線圈，該外轉子對應該等磁極而環設有複數磁鐵。
11. 如請求項1之具有外轉子馬達的健身器材構造，其中，該馬達係為一直流無刷馬達。

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