JPS6350952B2 - - Google Patents
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- JPS6350952B2 JPS6350952B2 JP58123174A JP12317483A JPS6350952B2 JP S6350952 B2 JPS6350952 B2 JP S6350952B2 JP 58123174 A JP58123174 A JP 58123174A JP 12317483 A JP12317483 A JP 12317483A JP S6350952 B2 JPS6350952 B2 JP S6350952B2
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- ergometer
- rotor
- load
- outer rotor
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
- H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
- H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
- H02K49/043—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with a radial airgap
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/0016—Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover
- H02P29/0022—Controlling a brake between the prime mover and the load
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- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
- A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
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- A63B21/0052—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using eddy currents induced in moved elements, e.g. by permanent magnets induced by electromagnets
-
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-
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- A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
- A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
- A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
- A63B23/0476—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs by rotating cycling movement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Description
本発明はエルゴメータの負荷装置に関する。
エルゴメータとして市場に提供されているもの
の１つにモナーク社のエルゴメータがある。この
装置は足の屈伸運動により駆動されるフライホイ
ールとこのフライホイールに摩擦力により負荷を
印加するためのベルトから構成されており、ベル
ト先端に装架する重りにより負荷量を調整するも
のである。この装置はフライホイールが一定回転
数であれば、印加する重りにより直接負荷量が測
定できるので体力測定の場合正確なデータを得る
ことができるが時間がかかると共に装置が大型か
つ調整が煩雑である。 又最近電気的負荷手段を備えたエルゴメータが
市場に提供されている。この１つに、ねずみ鋳鉄
から製造されたフライホイールと、フライホイー
ルの回転数を検出するための回転センサーと、ト
ルク検出用のひずみゲージとを備えており、ひず
みゲージの出力とフライホイールの回転数出力と
の相互関係から電磁ブレーキ装置に供給する電流
を制御して一定トルクを得るようにした装置があ
る。 また他の構成として、上記したフライホイール
の回転数、トルク及び制御電流値の関係をあらか
じめコンピータ等により計算して求め、記憶装置
に記憶させておき、プログラムに基づく命令コー
ドに従つて、フライホイールの回転数と目標とす
る制動力より判断して制動用コイルに流す電流を
決定することにより一定トルクを得るようにした
装置がある。 これら２つの装置に於て、前者は機械的なトル
ク検出手段を備えているために、使用開始前又は
経年変化に伴う調整が煩雑である。また後者は事
前に複雑な計算を行なわなければならず、かつこ
の計算結果をデータとして記憶する別個の記憶装
置が必要である。これらの装置は負荷手段を電気
的に複雑に制御することにより一定トルクを得て
いる。 またいずれも、インナーロータ及びアウタース
テータという構成であるので、励磁コイルを配設
するアウターロータが大型となり、ひいては負荷
装置全体が大型になり、インナーロータが高熱に
なるという欠点がある。 従つて本発明は上記欠点に鑑みなされたもので
あり、負荷手段のうず電流ブレーキの機械的構成
に注目したものであつて、負荷装置の実用回転数
範囲に於て、ほぼ一定トルクを得ることができる
と共に、簡単な制御方法により一定負荷値を得る
ことができるエルゴメータの負荷装置を提供する
ことを目的とする。 上記目的は、アウターロータと、インナーステ
ータと、インナーステータ内に設けられた複数個
の励磁コイルと、励磁コイルを付勢するための電
流源とを備えたエルゴメータの負荷装置であつ
て、前記アウターロータは炭素含有量0.12％以下
及びシリコン含有量0.35％以下の鉄鋼材料から構
成されており、更に所望負荷値を指示するための
指示手段と、前記指示手段の出力に応動して所望
負荷値の電流に対応する指令信号を発生する平方
根特性信号発生回路と、前記発生回路の出力に応
答して前記コイルに供給する電流を制御するため
に励磁コイル及び電流源間に設けられた定電流駆
動回路とを備えたエルゴメータの負荷装置を構成
することにより達成することができる。 また前記構成に於て、アウターロータを２種類
の鉄鋼材料の同心円構造とし、その円周部ロータ
材料として構造用炭素鋼管（STK又はSTKM）
から選択された前記含有量を満足する鋼管を用
い、鋳鉄材料からなる外周部ロータに挿入する
と、好適である。 また外周部は内周部に対して単にフライホイー
ル効果を付与するのみの場合には、セメント等の
非鉄金属部材で作成することができる。 上記の構成とすることにより、うず電流ブレー
キを２乗特性を有する信号発生回路の信号に応動
して励磁コイルに電流を供給することにより負荷
値を制御することにより、何ら複雑な制御を行な
わないで一定トルクの得られる負荷装置を提供す
ることができる。 また本発明の負荷装置は同一負荷値に於ける負
荷装置の励磁電流値を従来の負荷装置より大幅に
減少させることができるので、装置の発熱が少な
く小型化するとができる。 以下添付図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。 本発明者らは、うず電流ブレーキの特性を鋭意
研究したところ、種々のパラメータのうち固有抵
抗及び透磁率が材料特性上大きく関与しているこ
とを見い出した。 本発明者らは前記した固有抵抗（Ω・cm）及び
透磁率（Ｈ／ｍ）に着目し、種々の材料からフラ
イホイールを作成しそのブレーキ力と励磁コイル
の励磁電流との関係を測定した。この結果を第１
図として示した。図中は純鉄、は鋳鋼、は
従来のねずみ鋳鉄により作成したフライホイール
のブレーキ力−励磁電流特性曲線である。この時
の負荷装置のペダル回転数は50rpmである。この
場合、ギヤ比が15に設定されているのでフライホ
イールは750rpmである。図から容易に理解でき
るように、少ない電流値で高負荷が得られるのは
純鉄製のフライホイールであり、次いで鋳鋼製の
フライホイール、そしてこれら２者とは比較にな
らない程性能の悪いものが従来使用されているね
ずみ鋳鉄製のフライホイールである。 従つてフライホイール材料としては純鉄又は鋳
鋼製のものが好ましいということが判断できる。 更に本発明者らは、これら使用した鉄材料の成
分とブレーキ特性との関係を調べたところ、Si
（シリコン）の含有率が固有抵抗に関係しており、
その量が少ない程固有抵抗が小さくなること、及
び炭素の含有率が透磁率に関係しており、その量
が少ない程透磁率が大きくなることがわかつた。
各フライホイールの成分を分析した結果を表１に
示した。
の１つにモナーク社のエルゴメータがある。この
装置は足の屈伸運動により駆動されるフライホイ
ールとこのフライホイールに摩擦力により負荷を
印加するためのベルトから構成されており、ベル
ト先端に装架する重りにより負荷量を調整するも
のである。この装置はフライホイールが一定回転
数であれば、印加する重りにより直接負荷量が測
定できるので体力測定の場合正確なデータを得る
ことができるが時間がかかると共に装置が大型か
つ調整が煩雑である。 又最近電気的負荷手段を備えたエルゴメータが
市場に提供されている。この１つに、ねずみ鋳鉄
から製造されたフライホイールと、フライホイー
ルの回転数を検出するための回転センサーと、ト
ルク検出用のひずみゲージとを備えており、ひず
みゲージの出力とフライホイールの回転数出力と
の相互関係から電磁ブレーキ装置に供給する電流
を制御して一定トルクを得るようにした装置があ
る。 また他の構成として、上記したフライホイール
の回転数、トルク及び制御電流値の関係をあらか
じめコンピータ等により計算して求め、記憶装置
に記憶させておき、プログラムに基づく命令コー
ドに従つて、フライホイールの回転数と目標とす
る制動力より判断して制動用コイルに流す電流を
決定することにより一定トルクを得るようにした
装置がある。 これら２つの装置に於て、前者は機械的なトル
ク検出手段を備えているために、使用開始前又は
経年変化に伴う調整が煩雑である。また後者は事
前に複雑な計算を行なわなければならず、かつこ
の計算結果をデータとして記憶する別個の記憶装
置が必要である。これらの装置は負荷手段を電気
的に複雑に制御することにより一定トルクを得て
いる。 またいずれも、インナーロータ及びアウタース
テータという構成であるので、励磁コイルを配設
するアウターロータが大型となり、ひいては負荷
装置全体が大型になり、インナーロータが高熱に
なるという欠点がある。 従つて本発明は上記欠点に鑑みなされたもので
あり、負荷手段のうず電流ブレーキの機械的構成
に注目したものであつて、負荷装置の実用回転数
範囲に於て、ほぼ一定トルクを得ることができる
と共に、簡単な制御方法により一定負荷値を得る
ことができるエルゴメータの負荷装置を提供する
ことを目的とする。 上記目的は、アウターロータと、インナーステ
ータと、インナーステータ内に設けられた複数個
の励磁コイルと、励磁コイルを付勢するための電
流源とを備えたエルゴメータの負荷装置であつ
て、前記アウターロータは炭素含有量0.12％以下
及びシリコン含有量0.35％以下の鉄鋼材料から構
成されており、更に所望負荷値を指示するための
指示手段と、前記指示手段の出力に応動して所望
負荷値の電流に対応する指令信号を発生する平方
根特性信号発生回路と、前記発生回路の出力に応
答して前記コイルに供給する電流を制御するため
に励磁コイル及び電流源間に設けられた定電流駆
動回路とを備えたエルゴメータの負荷装置を構成
することにより達成することができる。 また前記構成に於て、アウターロータを２種類
の鉄鋼材料の同心円構造とし、その円周部ロータ
材料として構造用炭素鋼管（STK又はSTKM）
から選択された前記含有量を満足する鋼管を用
い、鋳鉄材料からなる外周部ロータに挿入する
と、好適である。 また外周部は内周部に対して単にフライホイー
ル効果を付与するのみの場合には、セメント等の
非鉄金属部材で作成することができる。 上記の構成とすることにより、うず電流ブレー
キを２乗特性を有する信号発生回路の信号に応動
して励磁コイルに電流を供給することにより負荷
値を制御することにより、何ら複雑な制御を行な
わないで一定トルクの得られる負荷装置を提供す
ることができる。 また本発明の負荷装置は同一負荷値に於ける負
荷装置の励磁電流値を従来の負荷装置より大幅に
減少させることができるので、装置の発熱が少な
く小型化するとができる。 以下添付図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。 本発明者らは、うず電流ブレーキの特性を鋭意
研究したところ、種々のパラメータのうち固有抵
抗及び透磁率が材料特性上大きく関与しているこ
とを見い出した。 本発明者らは前記した固有抵抗（Ω・cm）及び
透磁率（Ｈ／ｍ）に着目し、種々の材料からフラ
イホイールを作成しそのブレーキ力と励磁コイル
の励磁電流との関係を測定した。この結果を第１
図として示した。図中は純鉄、は鋳鋼、は
従来のねずみ鋳鉄により作成したフライホイール
のブレーキ力−励磁電流特性曲線である。この時
の負荷装置のペダル回転数は50rpmである。この
場合、ギヤ比が15に設定されているのでフライホ
イールは750rpmである。図から容易に理解でき
るように、少ない電流値で高負荷が得られるのは
純鉄製のフライホイールであり、次いで鋳鋼製の
フライホイール、そしてこれら２者とは比較にな
らない程性能の悪いものが従来使用されているね
ずみ鋳鉄製のフライホイールである。 従つてフライホイール材料としては純鉄又は鋳
鋼製のものが好ましいということが判断できる。 更に本発明者らは、これら使用した鉄材料の成
分とブレーキ特性との関係を調べたところ、Si
（シリコン）の含有率が固有抵抗に関係しており、
その量が少ない程固有抵抗が小さくなること、及
び炭素の含有率が透磁率に関係しており、その量
が少ない程透磁率が大きくなることがわかつた。
各フライホイールの成分を分析した結果を表１に
示した。
【表】
従つて本発明者らは、負荷装置のうず電流ブレ
ーキを構成する場合、そのフライホイールの材料
の組成成分を規定することにより、特性の優れ
た、かつ小電流で大きな負荷を得ることができる
という結論に達した。 この結論に従がえば、フライホイールを鉄材料
の中で炭素及びシリコンの含有量が最も少ない純
鉄を用いて構成すれば一番良い特性かつ小電流で
最大の負荷値を得ることができる。 しかし、純鉄は市場では入手が困難であり、高
価格であるので、本発明者らは、純鉄と近似した
特性の得られる鋳鋼を用いてフライホイールを製
造したところ、ほぼ満足のゆく特性を得ることが
できた。この場合、フライホイールの回転トルク
と市場での入手の容易さを考慮し、市場で容易に
入手できる構造用炭素鋼管（JISに於てSTK又は
STKMとして定められているもの）を励磁コイ
ルに面する内周側部材とし、外周側をフライホイ
ール効果を生じさせるために、ねずみ鋳鉄により
外周側部材を製造しても、全体を鋳鋼により製造
した場合とほぼ同じ結果が得られることがわかつ
た。但しこの場合、STK又はSTKMと呼ばれる
構造用炭素鋼管の組成成分がJISに於てはその上
限が定められているのみであるので、前記構造用
炭素鋼管を使用する場合には規格品として製造さ
れた鋼管の中から所望の炭素及びシリコンの含有
率条件を満たすもの又は合致するものを選択しな
ければならない。 実施例として従来のねずみ鋳鉄により製造した
フライホイールをＡ型とし、励磁コイルに対向す
る円周側をSTK−50から選択し、その含有率が
（Ｃ＝0.12％以下、Si＝0.35％以下）であり、外周
部を前記ねずみ鋳鉄で作成した同心円２重構造を
Ｂとし、それぞれの特性を第３図から第９図に示
した。 第３図及び第４図は従来及び本発明に係るうず
電流ブレーキのＷ−Is特性である。第１図にて示
した様に、同じ印加電流値に於て、本発明に係る
フライホイールを用いた場合の方が大きな負荷力
を得られると共に、各回転数に於ける負荷値間で
差が少なく、その曲線が２乗曲線で近似できる。
特に第３図に於ては40rpm時の曲線が他の曲線か
らかなりはずれている。 第５図及び第６図は従来及び本発明に係るうず
電流ブレーキのトルク−回転数特性である。うず
電流ブレーキを用いた負荷装置のペダルの実用回
転数範囲を40〜60rpmとしてその電流値及びトル
クの変動範囲を比較したものを表２として示し
た。
ーキを構成する場合、そのフライホイールの材料
の組成成分を規定することにより、特性の優れ
た、かつ小電流で大きな負荷を得ることができる
という結論に達した。 この結論に従がえば、フライホイールを鉄材料
の中で炭素及びシリコンの含有量が最も少ない純
鉄を用いて構成すれば一番良い特性かつ小電流で
最大の負荷値を得ることができる。 しかし、純鉄は市場では入手が困難であり、高
価格であるので、本発明者らは、純鉄と近似した
特性の得られる鋳鋼を用いてフライホイールを製
造したところ、ほぼ満足のゆく特性を得ることが
できた。この場合、フライホイールの回転トルク
と市場での入手の容易さを考慮し、市場で容易に
入手できる構造用炭素鋼管（JISに於てSTK又は
STKMとして定められているもの）を励磁コイ
ルに面する内周側部材とし、外周側をフライホイ
ール効果を生じさせるために、ねずみ鋳鉄により
外周側部材を製造しても、全体を鋳鋼により製造
した場合とほぼ同じ結果が得られることがわかつ
た。但しこの場合、STK又はSTKMと呼ばれる
構造用炭素鋼管の組成成分がJISに於てはその上
限が定められているのみであるので、前記構造用
炭素鋼管を使用する場合には規格品として製造さ
れた鋼管の中から所望の炭素及びシリコンの含有
率条件を満たすもの又は合致するものを選択しな
ければならない。 実施例として従来のねずみ鋳鉄により製造した
フライホイールをＡ型とし、励磁コイルに対向す
る円周側をSTK−50から選択し、その含有率が
（Ｃ＝0.12％以下、Si＝0.35％以下）であり、外周
部を前記ねずみ鋳鉄で作成した同心円２重構造を
Ｂとし、それぞれの特性を第３図から第９図に示
した。 第３図及び第４図は従来及び本発明に係るうず
電流ブレーキのＷ−Is特性である。第１図にて示
した様に、同じ印加電流値に於て、本発明に係る
フライホイールを用いた場合の方が大きな負荷力
を得られると共に、各回転数に於ける負荷値間で
差が少なく、その曲線が２乗曲線で近似できる。
特に第３図に於ては40rpm時の曲線が他の曲線か
らかなりはずれている。 第５図及び第６図は従来及び本発明に係るうず
電流ブレーキのトルク−回転数特性である。うず
電流ブレーキを用いた負荷装置のペダルの実用回
転数範囲を40〜60rpmとしてその電流値及びトル
クの変動範囲を比較したものを表２として示し
た。
【表】
以上の比較から容易に理解できるように、本発
明に係る負荷装置のフライホイール構成は、励磁
コイルの電流値を一定にした場合、フライホイー
ルのペダルの実用回転数範囲に於て従来例より格
段に変動が少なく、かつ高出力負荷を得ることが
できるものである。 第７図及び第８図にトルク−励磁電流特性を各
回転数を基に示した。図中斜線で示した部分は回
転数及びトルクの実用回転数内での変動幅を示す
図であり、正確に一定負荷とする場合電流値を更
に制御する等して補償しなければならない部分で
ある。実用範囲としてトルクを50rpm時300Wの
点である38.8Kg−cm以下と想定すると、第８図に
示した斜線部分は第７図に示した斜線部分と比較
すると殆んど無視できる程度である。このことは
本発明のフライホイールを用いたうず電流ブレー
キは、外部からの特別な補償回路により補正する
ことなくほぼ励磁電流の２乗特性で実用範囲に於
ける定トルク特性を得ることができる。 第９図は本発明の負荷装置を使用したエルゴメ
ータ１０を示す図であり、使用者がサドル１の上
に乗り、足をペダル２上に載置すると共にハンド
ル３を握りながら屈伸運動を行なうことにより、
ペダルの駆動力はペダル軸上の歯車からチエイン
等を介して変速機４に伝達され、ここで好適に変
速された後ベルト等を介してアウターロータ5.6
に伝達されている。 負荷装置のうず電流ブレーキのフライホイール
は同心円２重構造であり、外周側ロータ５が従来
のねずみ鋳鉄により、内周側ロータ６が構造用炭
素鋼管（STK−50）の内からその組成成分の炭
素の含有量0.12％以下、シリコンの含有量0.35％
以下の選択された鋼管が内ばめされており、この
内周側ロータ６内部同心円上にステータ７が配設
されている。ステータ７内には、図示した場合、
放射状に６個の励磁コイル８が設けられている。
これら複数個の励磁コイルは互いに直列接続され
ており、その電流供給のための給電線両端は定電
流駆動回路９に接続されている。回路９は入・出
力ボツクス１１のテンキーによる使用者の負荷値
指示のデジタル値をアナログ値に変換するＤ−Ａ
コンバータと、Ｄ−Ａコンバータの出力を基にそ
の平方根を供給電流指令値として発生する平方根
関数発生器と、その発生器の出力に応答して電源
から励磁コイルへの供給電流を制御する定電流駆
動回路とから構成されている。更に電流駆動回路
には励磁コイルを付勢するための電流源が接続さ
れている。 以上述べた様に、本発明に係るエルゴメータの
負荷装置はうず電流ブレーキのフライホイールの
材料の組成成分のうち炭素及びシリコンの含有量
を一定値以下とすることにより、従来のものより
格段に優れた定トルク特性を得られると共に、そ
の制御電流特性がほぼ２乗で近似することができ
るので、従来の様に複雑な制御方法を使用するこ
となく、単に入力手段での指令値の平方根に基づ
く信号のみで、ペダルの実用回転数範囲に於て、
負荷装置を制御することができる。また本発明の
負荷装置のうず電流ブレーキは従来と比較して、
同一制御電流で高負荷を得ることができるので、
発熱が少なく、放熱を殆ど考慮する必要がなく、
装置を小型化できるものである。またフライホイ
ール材料としてねずみ鋳鉄の外周側ロータ及び構
造用炭素鋼管の内周側ロータを使用しているので
市場で容易に入手可能でありかつ低価格である。 特に、本発明はインナーステータ、アウターロ
ータとすることにより、発熱体が回転する構造と
なるのでロータの回転による対流により放熱され
る。 上記構成に於て、外周部ロータを内周部ロータ
に対して単にフライホイール効果を付与するのみ
の目的で非鉄金属部材、例えばコンクリート等に
より作成することもできる。 更に、本発明に於ては詳述しなかつたが、更
に、ひずみ計等のトルク検出手段を備えこの出力
をマイクロコンピユータに入力し演算補正するこ
とにより、上記本発明の特徴を備えた、正確なエ
ルゴメータを提供することができる。 又、実用回転数範囲を拡大する場合には、回転
数補正を行なうとよい。
明に係る負荷装置のフライホイール構成は、励磁
コイルの電流値を一定にした場合、フライホイー
ルのペダルの実用回転数範囲に於て従来例より格
段に変動が少なく、かつ高出力負荷を得ることが
できるものである。 第７図及び第８図にトルク−励磁電流特性を各
回転数を基に示した。図中斜線で示した部分は回
転数及びトルクの実用回転数内での変動幅を示す
図であり、正確に一定負荷とする場合電流値を更
に制御する等して補償しなければならない部分で
ある。実用範囲としてトルクを50rpm時300Wの
点である38.8Kg−cm以下と想定すると、第８図に
示した斜線部分は第７図に示した斜線部分と比較
すると殆んど無視できる程度である。このことは
本発明のフライホイールを用いたうず電流ブレー
キは、外部からの特別な補償回路により補正する
ことなくほぼ励磁電流の２乗特性で実用範囲に於
ける定トルク特性を得ることができる。 第９図は本発明の負荷装置を使用したエルゴメ
ータ１０を示す図であり、使用者がサドル１の上
に乗り、足をペダル２上に載置すると共にハンド
ル３を握りながら屈伸運動を行なうことにより、
ペダルの駆動力はペダル軸上の歯車からチエイン
等を介して変速機４に伝達され、ここで好適に変
速された後ベルト等を介してアウターロータ5.6
に伝達されている。 負荷装置のうず電流ブレーキのフライホイール
は同心円２重構造であり、外周側ロータ５が従来
のねずみ鋳鉄により、内周側ロータ６が構造用炭
素鋼管（STK−50）の内からその組成成分の炭
素の含有量0.12％以下、シリコンの含有量0.35％
以下の選択された鋼管が内ばめされており、この
内周側ロータ６内部同心円上にステータ７が配設
されている。ステータ７内には、図示した場合、
放射状に６個の励磁コイル８が設けられている。
これら複数個の励磁コイルは互いに直列接続され
ており、その電流供給のための給電線両端は定電
流駆動回路９に接続されている。回路９は入・出
力ボツクス１１のテンキーによる使用者の負荷値
指示のデジタル値をアナログ値に変換するＤ−Ａ
コンバータと、Ｄ−Ａコンバータの出力を基にそ
の平方根を供給電流指令値として発生する平方根
関数発生器と、その発生器の出力に応答して電源
から励磁コイルへの供給電流を制御する定電流駆
動回路とから構成されている。更に電流駆動回路
には励磁コイルを付勢するための電流源が接続さ
れている。 以上述べた様に、本発明に係るエルゴメータの
負荷装置はうず電流ブレーキのフライホイールの
材料の組成成分のうち炭素及びシリコンの含有量
を一定値以下とすることにより、従来のものより
格段に優れた定トルク特性を得られると共に、そ
の制御電流特性がほぼ２乗で近似することができ
るので、従来の様に複雑な制御方法を使用するこ
となく、単に入力手段での指令値の平方根に基づ
く信号のみで、ペダルの実用回転数範囲に於て、
負荷装置を制御することができる。また本発明の
負荷装置のうず電流ブレーキは従来と比較して、
同一制御電流で高負荷を得ることができるので、
発熱が少なく、放熱を殆ど考慮する必要がなく、
装置を小型化できるものである。またフライホイ
ール材料としてねずみ鋳鉄の外周側ロータ及び構
造用炭素鋼管の内周側ロータを使用しているので
市場で容易に入手可能でありかつ低価格である。 特に、本発明はインナーステータ、アウターロ
ータとすることにより、発熱体が回転する構造と
なるのでロータの回転による対流により放熱され
る。 上記構成に於て、外周部ロータを内周部ロータ
に対して単にフライホイール効果を付与するのみ
の目的で非鉄金属部材、例えばコンクリート等に
より作成することもできる。 更に、本発明に於ては詳述しなかつたが、更
に、ひずみ計等のトルク検出手段を備えこの出力
をマイクロコンピユータに入力し演算補正するこ
とにより、上記本発明の特徴を備えた、正確なエ
ルゴメータを提供することができる。 又、実用回転数範囲を拡大する場合には、回転
数補正を行なうとよい。
第１図はフライホイール材質によるブレーキ力
−励磁電流特性を示す図であり、第２図は純鉄の
ブレーキ力−励磁電流特性を示す図であり、第３
図及び第４図は従来及び本発明のＷ−Is特性を示
す図であり、第５図及び第６図は従来及び本発明
のトルク−回転数特性を示す図であり、第７図及
び第８図は従来及び本発明のトルク−励磁電流特
性を示す図であり、第９図は本発明に係る負荷装
置を備えたエルゴメータの一実施例である。 （図中符号）、１：サドル、２：ペダル、３：
ハンドル、４：変速機、５：外周側ロータ、６：
内周側ロータ、７：ステータ、８：励磁コイル、
９：定電流駆動回路、１０：自転車エルゴメー
タ、１１：入出力ボツクス。
−励磁電流特性を示す図であり、第２図は純鉄の
ブレーキ力−励磁電流特性を示す図であり、第３
図及び第４図は従来及び本発明のＷ−Is特性を示
す図であり、第５図及び第６図は従来及び本発明
のトルク−回転数特性を示す図であり、第７図及
び第８図は従来及び本発明のトルク−励磁電流特
性を示す図であり、第９図は本発明に係る負荷装
置を備えたエルゴメータの一実施例である。 （図中符号）、１：サドル、２：ペダル、３：
ハンドル、４：変速機、５：外周側ロータ、６：
内周側ロータ、７：ステータ、８：励磁コイル、
９：定電流駆動回路、１０：自転車エルゴメー
タ、１１：入出力ボツクス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アウターロータと、インナーステータと、イ
ンナーステータ内に設けられた複数個の励磁コイ
ルと、励磁コイルを付勢するための電流源とを備
えたエルゴメータの負荷装置であつて、 前記アウターロータは炭素含有量0.12％以下及
びシリコン含有量0.35以下の鉄鋼材料から構成さ
れており、更に、所望負荷値を指示するための指
示手段と、前記指示手段の出力に応答して所望負
荷値に対応する電流指令信号を発生する平方根特
性信号発生回路と、 前記発生回路の出力に応答して前記コイルに供
給する電流を制御するために励磁コイル及び電流
源間に設けられた定電流駆動回路とを備えている
ことを特徴とするエルゴメータの負荷装置。 ２ 前記アウターロータは２種類の鉄鋼材料から
なる同心円構造であり、その内周部ロータ材料は
構造用炭素鋼管（STK又はSTKM）から選択さ
れた前記含有量を満足する鋼管であり、鋳鉄材料
からなる外周部ロータに挿入されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のエルゴメ
ータの負荷装置。 ３ 前記同心円構造のアウターロータの外周部は
任意の非鉄部材（コンクリート）からなり、内周
部に対してフライホイール効果を付与しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のエ
ルゴメータの負荷装置。 ４ 更に、ひずみ計等のトルク検出手段を備えて
おり、特性信号発生回路の出力を補正して電流制
御回路に入力していることを特徴とする前記特許
請求の範囲のいずれか１項に記載のエルゴメータ
の負荷装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123174A JPS6016170A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | エルゴメ−タの負荷装置 |
| DE8484103091T DE3485165D1 (de) | 1983-07-08 | 1984-03-21 | Wirbelstrombremsen, lastvorrichtungen und ergometer. |
| EP90103652A EP0379227B1 (en) | 1983-07-08 | 1984-03-21 | Method of obtaining optimum load value for a user of an exercise device |
| AT84103091T ATE68640T1 (de) | 1983-07-08 | 1984-03-21 | Wirbelstrombremsen, lastvorrichtungen und ergometer. |
| AT90103652T ATE83386T1 (de) | 1983-07-08 | 1984-03-21 | Verfahren zum erhalten eines optimalen belastungswertes fuer einen uebungsgeraetbenutzer. |
| DE9090103652T DE3486014T2 (de) | 1983-07-08 | 1984-03-21 | Verfahren zum erhalten eines optimalen belastungswertes fuer einen uebungsgeraetbenutzer. |
| EP84103091A EP0131088B1 (en) | 1983-07-08 | 1984-03-21 | Eddy current brakes, loading devices and ergometers |
| KR1019840003992A KR920004800B1 (ko) | 1983-07-08 | 1984-07-07 | 자전거 에르고미터 및 에디 전류 브레이크 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123174A JPS6016170A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | エルゴメ−タの負荷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016170A JPS6016170A (ja) | 1985-01-26 |
| JPS6350952B2 true JPS6350952B2 (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=14854013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58123174A Granted JPS6016170A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | エルゴメ−タの負荷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016170A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5857932A (en) * | 1997-05-14 | 1999-01-12 | Shimano, Inc. | Cable operated control apparatus |
| CN101222167B (zh) | 2007-01-11 | 2010-10-06 | 捷贸电机工业股份有限公司 | 配合具有飞轮的室内健身器使用的发电单元 |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP58123174A patent/JPS6016170A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6016170A (ja) | 1985-01-26 |
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