JPH0736681Y2 - Electromagnetic load drive device - Google Patents
Electromagnetic load drive deviceInfo
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- JPH0736681Y2 JPH0736681Y2 JP1989091795U JP9179589U JPH0736681Y2 JP H0736681 Y2 JPH0736681 Y2 JP H0736681Y2 JP 1989091795 U JP1989091795 U JP 1989091795U JP 9179589 U JP9179589 U JP 9179589U JP H0736681 Y2 JPH0736681 Y2 JP H0736681Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、電磁負荷の応答性を向上させ、例えば筋力負
荷を与えるトレーニング器具等の用途に好適なものとす
る電磁負荷駆動装置に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetic load driving device which improves the response of an electromagnetic load and is suitable for use in, for example, a training device that applies a muscle load.
従来の技術 従来より、アームを有し、トレーニング者が手や足等で
そのアームに筋力運動を加えたときに筋力負荷を提供し
て、トレーニングや筋力測定等に寄与する種々のトレー
ニング器具が知られている。このようなトレーニング器
具としては、錘を筋力負荷の提供手段とするものが一般
的であるが、負荷調整が手元でできないことやトレーニ
ング者の筋力運動に追随して理想的なあるいは必要な筋
力負荷にコントロールすることができないことなどのた
め、モータ等により筋力負荷を発生する負荷提供手段を
構成し、電気的に筋力負荷を制御して提供するトレーニ
ング器具が考案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, there have been known various training devices that have an arm and provide a muscle load when a trainee applies a muscular exercise to the arm with a hand or a foot to contribute to training and muscular strength measurement. Has been. As such training equipment, a weight is generally used as a means for providing a muscle load, but it is not possible to adjust the load at hand and it is ideal or necessary to follow the exercise of the trainee. Due to the fact that it cannot be controlled, a training device has been devised which comprises a load providing means for generating a muscular load by a motor or the like and electrically controls and provides the muscular load.
一方、産業分野における一般的な負荷提供手段として、
電磁負荷が知られている。この電磁負荷は、回転子と固
定子の間に磁性体の粉を充填し、固定子側のコイルに電
流を流して回転子と固定子の間に電磁界を発生させるこ
とにより、その磁性体の粉を繋ぎ、その摩擦力で回転子
に加えられる回転力に対して負荷を発生するものであ
る。On the other hand, as a general load providing means in the industrial field,
Electromagnetic loads are known. This electromagnetic load is filled with powder of magnetic material between the rotor and the stator, and a current is passed through a coil on the stator side to generate an electromagnetic field between the rotor and the stator. The powder is connected to the rotor and the frictional force generates a load against the rotational force applied to the rotor.
考案が解決しようとする課題 ところで、上記従来の技術におけるトレーニング器具
は、トレーニング者の筋力運動の速度等に応じて筋力負
荷をスムーズに変化させることが求められている。従来
の電磁負荷は、そのコイルに流す電流の大きさにより、
発生する負荷を容易に変化させることができ、上記トレ
ーニング器具の筋力負荷の提供手段として好適なものと
考えられる。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention By the way, the training device in the above-mentioned conventional technique is required to smoothly change the muscular load according to the speed of the muscular exercise of the trainee. The conventional electromagnetic load, depending on the magnitude of the current flowing in its coil,
The generated load can be easily changed and is considered to be suitable as a means for providing the muscle load of the training device.
しかしながら、上記電磁負荷は応答が遅いという問題点
があって、それが電磁負荷の用途を狭い分野に限定し、
トレーニング器具等の負荷の提供手段として用いる上で
解決すべき課題となっている。また、電磁負荷が発生す
る負荷を指定の値に変化させる場合、その指定値に比例
した信号を単純にアンプで増幅して駆動すると、出力段
のトランジスタのコレクタ損失が大きくなり、大容量の
放熱器や大電力用のトランジスタを用いなければならな
いなど、効率が悪く、駆動回路が大きくなる問題点があ
った。However, the electromagnetic load has a problem that the response is slow, which limits the application of the electromagnetic load to a narrow field,
It has become a problem to be solved when it is used as a load providing means such as training equipment. Also, when changing the load generated by the electromagnetic load to a specified value, if the signal proportional to the specified value is simply amplified and driven by the amplifier, the collector loss of the transistor in the output stage will increase and a large amount of heat will be dissipated. There is a problem in that the efficiency is poor and the drive circuit becomes large, such as the need to use a power supply device and a transistor for high power.
本考案は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、電磁負荷の応答性を良くするとともに、効率良く駆
動して電磁負荷の用途および利用分野を広げる電磁負荷
駆動装置を提供することを目的とする。The present invention was devised to solve the above problems, and provides an electromagnetic load drive device that improves the response of an electromagnetic load and efficiently drives the electromagnetic load to expand the applications and fields of use of the electromagnetic load. With the goal.
課題を解決するための手段 上記の目的を達成するための本考案の電磁負荷駆動装置
の構成は、 回転子と固定子の間に粉状の磁性体を充填し該固定子の
コイルに電圧を印加して該回転子との間に電磁界を発生
させ該電磁界により該磁性体の粉を繋ぎ該回転子と該固
定子の間に摩擦力を発生させて該回転子に加えられる回
転力に負荷を与える電磁負荷における該コイルに印加す
る定格電圧の数倍の電圧を供給する電源回路と、 上記電磁負荷の固定子のコイルへの印加電圧により発生
する電磁界で上記磁性体による摩擦力が変化して回転子
に発生する負荷の強度を指定する信号電圧をパルス幅の
長短に対応させた信号とする回路と、 上記電源回路の供給電圧を上記パルス幅の長短に対応さ
せた信号でスイッチングする素子を介して上記電磁負荷
の固定子のコイルへ印加する回路とを備えたことを特徴
とする。Means for Solving the Problems An electromagnetic load driving device of the present invention for achieving the above-mentioned object has a structure in which a powdery magnetic material is filled between a rotor and a stator, and a voltage is applied to a coil of the stator. A rotating force applied to the rotor by generating an electromagnetic field between the rotor and the rotor by applying an electromagnetic field between the rotor and the stator by connecting the powder of the magnetic material with the electromagnetic field. A power supply circuit that supplies a voltage that is several times the rated voltage applied to the coil in an electromagnetic load that applies a load to the coil, and an electromagnetic field generated by the voltage applied to the coil of the stator of the electromagnetic load causes frictional force by the magnetic body. Of the signal voltage that specifies the strength of the load generated on the rotor by changing the pulse width and the signal that corresponds to the pulse width of the power supply circuit. Through the switching element, the electromagnetic load And a circuit for applying to the coil of the stator.
作用 本考案は、定格電圧の数倍の電圧をスイッチングして電
磁負荷を駆動し、そのスイッチングのパルス幅を変化さ
せて発生する負荷をスムーズに変化させる。上記におい
て、電磁負荷を定格電圧の数倍の電圧で駆動することに
より、電磁負荷の発生する摩擦力の変化の応答速度を速
くし、また、スイッチング駆動を行うことにより、駆動
回路の損失を少なくして効率の良い駆動を行う。Operation The present invention switches a voltage that is several times the rated voltage to drive an electromagnetic load, and changes the pulse width of the switching to smoothly change the generated load. In the above, by driving the electromagnetic load at a voltage that is several times the rated voltage, the response speed of the change in the frictional force generated by the electromagnetic load is increased, and by switching driving, the loss of the drive circuit is reduced. And drive efficiently.
実施例 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本考案の一実施例を示す回路構成図である。本
実施例は、トレーニング器具の筋力負荷の提供手段とし
て使用した電磁負荷を駆動する場合を例とする。１は電
磁負荷（MB）であり、電格電圧がDC24Vであるものとす
る。本実施例の電磁負荷駆動装置は、電源回路２と電磁
負荷１のスイッチング駆動回路（以下単に駆動回路と略
記する）３と、この駆動回路３へ電磁負荷１の発生負荷
強度を指令する信号を与える指令回路４などで構成す
る。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the case of driving an electromagnetic load used as a means for providing a muscle load of a training device is taken as an example. 1 is an electromagnetic load (MB), and the rated voltage is 24V DC. The electromagnetic load driving apparatus of the present embodiment sends a switching drive circuit (hereinafter simply referred to as a drive circuit) 3 for a power supply circuit 2 and an electromagnetic load 1, and a signal for instructing the drive circuit 3 to generate load intensity of the electromagnetic load 1. The command circuit 4 is provided.
電源回路２において、21は商用のAC100Vを供給する端
子、22は端子21に接続した整流用のダイオードブリッ
ジ、C1はダイオードブリッジ22の整流出力の＋−の線間
に接続した平滑用のコンデンサである。上記において、
ダイオードブリッジ22は、入力されるAC100Vを整流し、
その整流出力はコンデンサC1で平滑して、約140Vの直流
出力とし、電磁負荷１の駆動用に供給する。このDC140V
の直流出力は、電磁負荷１の定格電圧（DC24V）の約５
〜６倍となっている。電源回路２は、これ以外に図では
省略しているが、駆動回路３や指令回路４の回路素子が
動作するために必要な直流電圧の出力回路を備えてい
る。In the power supply circuit 2, 21 is a terminal for supplying commercial AC100V, 22 is a rectifying diode bridge connected to the terminal 21, and C 1 is a smoothing capacitor connected between the + and − lines of the rectified output of the diode bridge 22. Is. In the above,
The diode bridge 22 rectifies the input AC100V,
The rectified output is smoothed by the capacitor C 1 to provide a DC output of about 140V, which is supplied for driving the electromagnetic load 1. This DC140V
The DC output of is about 5 of the rated voltage (DC24V) of the electromagnetic load 1.
~ 6 times. Although not shown in the figure, the power supply circuit 2 includes a DC voltage output circuit necessary for operating the circuit elements of the drive circuit 3 and the command circuit 4, although not shown in the figure.
駆動回路３において、Q1はスイッチング用のトランジス
タ、31はnpn形のトランジスタQ1を指定の負荷強度に対
応するパルス幅でスイッチングさせるオペアンプ、32は
パルス幅を制御する際の基準の三角波信号を発生する三
角波発生回路である。トランジスタQ1のコレクタは電源
回路２の直流出力の＋側に接続し、そのエミッタは電磁
負荷１側へ接続し、そのベースはオペアンプ31の出力に
接続する。オペアンプ31は、一方の入力に上記三角波信
号を接続し、他方の入力に指令回路４からの負荷強度の
指令信号電圧Ｓを接続して、その両者を比較し、スイッ
チング制御のパルス幅を決定する。トランジスタQ1のコ
レクタ−エミッタ間に逆方向に接続したダイオードD
1は、トランジスタQ1のスイッチング駆動によって電磁
負荷１のコイルに発生する逆起電圧で、トランジスタQ1
が破壊されるのを防止するためのものである。また、電
磁負荷１に対して並列になるように接続したダイオード
D2は、トランジスタQ1がパルス発生時にオフしている
間、電磁負荷１のインダクタンスに蓄積されたエネルギ
ーを還流させるフライホールダイオードである。In the drive circuit 3, Q 1 is a switching transistor, 31 is an operational amplifier that switches the npn-type transistor Q 1 with a pulse width corresponding to a specified load intensity, and 32 is a reference triangular wave signal for controlling the pulse width. This is a triangular wave generating circuit. The collector of the transistor Q 1 is connected to the + side of the DC output of the power supply circuit 2, its emitter is connected to the electromagnetic load 1 side, and its base is connected to the output of the operational amplifier 31. The operational amplifier 31 connects the triangular wave signal to one input, connects the command signal voltage S of the load intensity from the command circuit 4 to the other input, compares the two, and determines the pulse width of switching control. . The collector of the transistor Q 1 - diode connected in reverse direction between the emitter D
1 is a counter electromotive voltage generated in the electromagnetic load 1 coil by the switching operation of the transistor Q 1, the transistor Q 1
Is to prevent the destruction of. Also, a diode connected in parallel to the electromagnetic load 1.
D 2 is a flyhole diode that circulates the energy stored in the inductance of the electromagnetic load 1 while the transistor Q 1 is off when a pulse is generated.
指令回路４において、41はアームに連動して筋力運動の
速度と方向とを検出するロータリエンコーダ、42はトレ
ーニング器具のアームに取り付けてトレーニング者が加
えた筋力運動によるトルクを検出するロードセル、43は
抵抗などにより電磁負荷１を流れる電流を検出する電流
検出部、44はロードセル42で検出したトルク信号とロー
タリエンコーダ41で検出した速度，方向信号を入力して
トルクと速度を演算し筋力負荷の強度を決定する演算
器、45はその決定した強度に電流検出部43で検出した電
流をフィードバックし駆動回路３へ負荷強度の指令信号
電圧Ｓを送出するオペアンプ、46は上記トルクや速度等
を表示する表示部である。電流検出部43は、電磁負荷１
の一端に直列に接続して、前述のトランジスタQ1のエミ
ッタへ接続し、電磁負荷１の他端は電源回路２の−側へ
接続する。演算器44は、例えばトレーニング者が手元で
設定する指令値を筋力運動の速度に乗じて、その筋力運
動に比例して筋力負荷強度を決定する。オペアンプ45に
よる電流フィードバックは、発生負荷のハンチング現象
を防止し、安定かつなめらかにトレーニング者へ筋力負
荷を提供するためものである。In the command circuit 4, 41 is a rotary encoder that detects the speed and direction of the muscular movement in conjunction with the arm, 42 is a load cell that is attached to the arm of the training equipment and detects the torque due to the muscular movement applied by the trainee, and 43 is A current detection unit that detects the current flowing through the electromagnetic load 1 by resistance, 44 is a torque signal detected by the load cell 42 and the speed and direction signals detected by the rotary encoder 41 are input to calculate the torque and speed, and the strength of the muscle load. An operational amplifier 45 determines the strength, the operational amplifier 45 feeds back the current detected by the current detector 43 to the command strength voltage S of the load strength to the drive circuit 3, and the numeral 46 indicates the torque or speed. It is a display unit. The current detection unit 43 is the electromagnetic load 1
Is connected in series to one end of the electromagnetic load 1 and is connected to the emitter of the transistor Q 1 described above, and the other end of the electromagnetic load 1 is connected to the negative side of the power supply circuit 2. The calculator 44 multiplies the speed of the muscular exercise by a command value set by the trainee at hand, and determines the muscular load intensity in proportion to the muscular exercise. The current feedback by the operational amplifier 45 is for preventing the hunting phenomenon of the generated load and providing a stable and smooth muscle load to the trainee.
以上のように構成した実施例の動作および作用を述べ
る。第２図は本実施例の動作波形図である。（Ａ）は三
角波発生回路32の三角波信号であり、Ｓは負荷強度の指
令信号電圧を示し、（Ｂ）はトランジスタQ1のスイッチ
ング駆動波形を示している。オペアンプ31は、入力され
た基準の三角波信号（Ａ）と指令回路４からの負荷強度
の指令信号電圧Ｓを比較し、例えば（Ａ）＜Ｓである期
間はトランジスタQ1をオンに制御し、（Ａ）＞Ｓの期間
はオフに制御する。これにより、指令信号電圧Ｓが大き
ければ、トランジスタQ1のオン期間幅（パルス幅）が長
くなり、それに応じて電磁負荷１で発生する負荷強度が
大きくなる。このように、本実施例は、駆動回路３で電
磁負荷１をスイッチング駆動することによって、筋力負
荷を指定の強度に制御することができる。上記におい
て、瞬間的に見た場合、電磁負荷１は定格電圧の約５〜
６倍の電圧が印加されるので、筋力負荷は高速に発生
し、応答速度が速くなる。また、駆動回路３のトランジ
スタQ1は、オン／オフのスイッチング動作で良いことか
ら、飽和状態（オン時）とカットオフ状態（オフ時）の
いずれかの動作となるので、そのコレクタ損失を最小に
することができ、効率が良くなる。そのため、トランジ
スタQ1は小電力用のものを使用することができ、発熱が
少なくなるので、放熱器も小容量にすることができる。The operation and action of the embodiment configured as described above will be described. FIG. 2 is an operation waveform diagram of this embodiment. (A) shows a triangular wave signal of the triangular wave generating circuit 32, S shows a load strength command signal voltage, and (B) shows a switching drive waveform of the transistor Q 1 . The operational amplifier 31 compares the input reference triangular wave signal (A) with the command signal voltage S of the load intensity from the command circuit 4, and controls the transistor Q 1 to be ON during the period of (A) <S, for example. The period (A)> S is controlled to be off. Therefore, if the command signal voltage S is large, the ON period width (pulse width) of the transistor Q 1 becomes long, and the load intensity generated in the electromagnetic load 1 becomes large accordingly. As described above, according to the present embodiment, the muscular load can be controlled to the designated strength by switching-driving the electromagnetic load 1 by the drive circuit 3. In the above, when viewed instantaneously, the electromagnetic load 1 is about 5 to 5 times the rated voltage.
Since the voltage of 6 times is applied, the muscle load is generated at high speed and the response speed becomes faster. Further, the transistor Q 1 of the drive circuit 3 can be in either a saturated state (on) or a cutoff state (off) since the on / off switching operation is sufficient, so that the collector loss is minimized. Can be more efficient. Therefore, the transistor Q 1 can be used for small electric power, and heat generation is reduced, so that the radiator can also have a small capacity.
なお、上記実施例におけるトランジスタQ1はサイリスタ
などや他のスイッチング素子を使用可能であり、スイッ
チング駆動回路３はそれに使用するスイッチング素子に
対応して種々に変形される。本考案は、トレーニング器
具以外の用途に広く適用可能であることは当然である。
このように、本考案はその主旨に沿って種々に応用さ
れ、種々の実施態様を取り得るものである。The transistor Q 1 in the above embodiment can use a thyristor or other switching element, and the switching drive circuit 3 is variously modified according to the switching element used therein. Of course, the present invention is widely applicable to applications other than training equipment.
As described above, the present invention can be applied in various ways in accordance with its gist and can take various embodiments.
考案の効果 以上の説明で明らかなように、本考案の電磁負荷駆動装
置によれば、電磁負荷に定格電圧の数倍の電圧を加えて
スイッチングで動作させるようにしたので、応答速度を
早めることが可能になるとともに、効率的に負荷を発生
することができ、駆動回路を小さくすることができる。
このため、電磁負荷をトレーニング器具の筋力負荷の提
供源として使用可能になるなど、その用途および利用分
野を広げることが可能になる。Effect of the Invention As is apparent from the above description, according to the electromagnetic load driving device of the present invention, the voltage is applied to the electromagnetic load by several times the rated voltage so that the switching operation is performed. In addition to the above, it is possible to efficiently generate a load and reduce the size of the drive circuit.
For this reason, the electromagnetic load can be used as a source of the muscle load of the training device, and the application and field of use can be expanded.
第１図は本考案の一実施例を示す回路構成図、第２図は
動作波形図である。 １……電磁負荷、２……電源回路、３……スイッチング
駆動回路、４……指令回路、Q1……トランジスタ、31…
…オペアンプ、32……三角波発生回路。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operation waveform diagram. 1 ...... electromagnetic load, 2 ...... power circuit, 3 ...... switching drive circuit, 4 ...... command circuit, Q 1 ...... transistor, 31 ...
… Op Amp, 32 …… Triangle wave generator.
Claims (1)
し該固定子のコイルに電圧を印加して該回転子との間に
電磁界を発生させ該電磁界により該磁性体の粉を繋ぎ該
回転子と該固定子の間に摩擦力を発生させて該回転子に
加えられる回転力に負荷を与える電磁負荷における該コ
イルに印加する定格電圧の数倍の電圧を供給する電源回
路と、 上記電磁負荷の固定子のコイルへの印加電圧により発生
する電磁界で上記磁性体による摩擦力が変化して回転子
に発生する負荷の強度を指定する信号電圧をパルス幅の
長短に対応させた信号とする回路と、 上記電源回路の供給電圧を上記パルス幅の長短に対応さ
せた信号でスイッチングする素子を介して上記電磁負荷
の固定子のコイルへ印加する回路とを備えたことを特徴
とする電磁負荷駆動装置。1. A powdery magnetic material is filled between a rotor and a stator, a voltage is applied to a coil of the stator to generate an electromagnetic field between the rotor and the stator, and the magnetic field is generated by the electromagnetic field. Supply a voltage several times the rated voltage to be applied to the coil in an electromagnetic load that connects body powder to generate a frictional force between the rotor and the stator to load the rotational force applied to the rotor. The power supply circuit and the electromagnetic voltage generated by the voltage applied to the coil of the stator of the electromagnetic load change the frictional force due to the magnetic body to change the signal voltage that specifies the strength of the load generated on the rotor. A circuit for converting the signal corresponding to the length and the short circuit, and a circuit for applying to the coil of the stator of the electromagnetic load through an element that switches the supply voltage of the power supply circuit with the signal corresponding to the length of the pulse width. An electromagnetic load drive device characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989091795U JPH0736681Y2 (en) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Electromagnetic load drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989091795U JPH0736681Y2 (en) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Electromagnetic load drive device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331458U JPH0331458U (en) | 1991-03-27 |
| JPH0736681Y2 true JPH0736681Y2 (en) | 1995-08-23 |
Family
ID=31641260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989091795U Expired - Lifetime JPH0736681Y2 (en) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Electromagnetic load drive device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736681Y2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101535372B1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-07-08 | 동의대학교 산학협력단 | Electric Load for Performance Test of Marine Micro Hydropower Turbines |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024667A (en) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Nec Corp | Bus transferring circuit |
| JPH0611187B2 (en) * | 1985-04-19 | 1994-02-09 | ティーディーケイ株式会社 | Switching power supply |
| JPS6282708U (en) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 |
-
1989
- 1989-08-03 JP JP1989091795U patent/JPH0736681Y2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101535372B1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-07-08 | 동의대학교 산학협력단 | Electric Load for Performance Test of Marine Micro Hydropower Turbines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331458U (en) | 1991-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |