JPH0736681Y2 - 電磁負荷駆動装置 - Google Patents
電磁負荷駆動装置Info
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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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- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
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- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 8
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
- Prostheses (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【請求項１】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
とする電磁負荷駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989091795U JPH0736681Y2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 電磁負荷駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989091795U JPH0736681Y2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 電磁負荷駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331458U JPH0331458U (ja) | 1991-03-27 |
| JPH0736681Y2 true JPH0736681Y2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=31641260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989091795U Expired - Lifetime JPH0736681Y2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 電磁負荷駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736681Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101535372B1 (ko) * | 2014-02-21 | 2015-07-08 | 동의대학교 산학협력단 | 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024667A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Nec Corp | バス転送回路 |
| JPH0611187B2 (ja) * | 1985-04-19 | 1994-02-09 | ティーディーケイ株式会社 | スイツチング電源 |
| JPS6282708U (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 |
-
1989
- 1989-08-03 JP JP1989091795U patent/JPH0736681Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101535372B1 (ko) * | 2014-02-21 | 2015-07-08 | 동의대학교 산학협력단 | 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331458U (ja) | 1991-03-27 |
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