[实用新型]内建涡流磁阻的混合式发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机，尤其涉及一种直接利用外转式飞轮形成自发电系统，且该定子铁心内周缘设置一体式内建有一个或数个可产生涡流(eddycurrent)磁阻的电磁线圈的内建涡流磁阻的混合式发电机。

背景技术

汽车用发电机直接用于健身器材及康复器材上，作为阻力系统使用，一般来说是源于美国早期健身器材的做法，由于美国汽车工业相当发达，而且当时健身器材业界使用发电机的情况并不普遍，因此并没有一个专门为健身器材设计的发电机可使用，因此大部分的健身器材组装厂由于取得方便且技术成熟，便直接以汽车的发电机来作为健身器材的电源供应及阻力的来源使用，但是，由于汽车发电机并不是针对健身器材行业所设计，因此有很多地方并不符合健身器材的特性需求，其不敷需求的特性如下：

由于汽车的引擎转速普遍较高，因此汽车发电机在设计时不会太重视低转速的效率问题，而健身器材及康复器材却是经常使用在低转速的地方，因此健身器材厂商为在低转速得到较高的效率便将转速比提高，以期达到汽车发电机的高转速需求。可是，虽然将发电机的转速提高后，可将效率提高，然而相对的其他问题却也跟着出现，比如：1、为使转速提高必须将本来是一段式传动的结构改变成两段式传动，这样增加了制造上的困难度并且导致成本的增加。2、由于转速较高导致产生较大的谐振及磁音，这样，对用在室内的健身器材及康复器材是很不利的，因为人们并不喜欢在健身或康复时有吵杂的声音来干扰心情。3、由于汽车发电机与健身器材不同，不需要有惯性的需求，因此没有惯性飞轮的配置，这样导致了使用者在使用该设备时会有不顺畅的感觉。4、由于汽车发电机较长，因此健身器材及康复器材的车体设计需较宽，导致运动的人，脚部运动时须张得比较开，会有不舒服的感觉。

次按，就纯发电机而言，纯发电机为业界针对健身器材的阻力系统，所设计的第一款被大量使用的发电机形式的阻力系统。其如图1A、1B所示，在一轴心11上穿设惯性飞轮12及铁心14，铁心14圆周上绕设有发电线圈15，当惯性飞轮12及其内周缘的永久磁铁13转动时，即形成一发电机10型态。此类型专利见诸于美国专利第4775145号，第5558624号，第5236069号等在前申请案。其相对于汽车发电机较适用于健身器材及康复器材，其具有如后的优点：1、造型较扁平，适用于健身器材及康复器材，能使其车体设计较扁平，运动的人可不必将脚张得很开，运动时感觉较舒服。2、因为其是针对健身器材的特性所设计，因此带有惯性飞轮，有足够的惯性，因此运动时顺畅度较好。可是，其仍具有如下不可避免的缺点：1、因其阻力来源主要是将发电机的电源逆向反接，在需要阻力时将原有的发电机形式转换为电动机的形式，由此而产生与运动方向相反的力，从而产生的制动效果。但是，此部分的制动效果并不大，因此为了克服其缺点只有以加大速比，让发电机的转速加快来因应，可是通过加大速比来适应便会产生如前述汽车发电机第1项及第2项的缺点。2、由于前述第1项电源逆接的多次谐波而产生的震动及噪音在高转速下会较明显。3、发电机的功率并不是随时被有效的应用，其有一部分的功率必须被消耗掉，因此需加装一个大电阻以消耗其多余的功率，导致成本较高，效率较低。

再者，另一种混合型发电机为在发电机的周边加装一个电磁线圈16及铁心17的设计，其构造如图2A、2B所示，此类型结构见诸于美国第6084325号专利。其将纯发电机多余的功率用来产生制动力，以达到健身器材及康复器材所要求的阻力，为近来有效解决上述两种产品缺点的设计，其成功地将使用发电机的健身器材与康复器材的传动方式，由两段式传动改为一段式传动，大大的节省了制造成本，并将其对车体本身的要求降低了。其具体的优缺点如下：

优点是：1、有效的提高效率，使健身器材及康复器材的传动由两段式改为一段式，大幅的降低成本。2、由于其为一段式传动，对车体的精度要求较低，因此会降低整车的不良率。3、由于其为一段式传动，发电机的转动速度较慢，因此有效的降低了谐振及噪音。4、扁平式的结构有利于车架的设计，适用于健身器材及康复器材，能使其车体也设计得较扁平，运动的人可不必将脚张得很开，运动时感觉较舒服。

缺点是：1、结构固定，由于电磁线圈16及铁心17与惯性飞轮12间须保持相同的气隙才能具有较好的特性，因此无法随每个消费者的要求，随意变动发电机的外形尺寸。2、由于发电机铁心14与电磁线圈铁心17为两个分开的独立系统，因此造价较高。3、电磁线圈16为安装在惯性飞轮12外的独立个体，导致其体积较大，不利于车架的整体设计。