專利名稱：具有發(fā)電功能的運動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種運動裝置，尤其涉及一種由外力帶動運轉以達到具有 發(fā)電功能的運動裝置。
背景技術：
近年來由于溫室效應議題的發(fā)酵，再加上石油能源耗竭的沖擊，民眾的環(huán) 保意識逐漸深化，因此如何從日常生活當中體察環(huán)境保護的急迫，并且將環(huán)保 意識，落實在生活當中，是急切需要正視的課題。為了減少環(huán)境污染及避免過 度依賴對石油的使用，能夠開發(fā)出生生不息且能永續(xù)利用、又清潔干凈、不會 污染現(xiàn)有環(huán)境的能源，如水力、風力、太陽能、甚至生質能的發(fā)電研究，更是 目前世界各國積極引入先進技術、資金及人力投入的努力目標。
此外，兼具運動健身、發(fā)電環(huán)保概念的自行發(fā)電健身器材已逐漸受到使用 者的青睞與消費市場的接受。在現(xiàn)有自行發(fā)電健身器材中，常采用外部電磁鐵 對該發(fā)電健身器材產生阻力來完成制動剎車系統(tǒng)，惟，除了需要增加多個電磁 鐵使用成本外，該些電磁鐵以磁場驅動該發(fā)電機的定子所造成的渦流損，引起 內部熱能累積導致溫度過髙的問題，也降低該發(fā)電機的發(fā)電效率，特別是在低 速運轉時，無法提供足夠的電力，同時進行儲能及供應人機界面的電力需求。
發(fā)明內容
.本實用新型的目的在于提供一種具有發(fā)電功能的運動裝置，利用外加人力 踩踏該運動裝置以帶動一發(fā)電機單元運轉，而對一能源轉換單元進行充電儲 能，并且一人機界面單元可于該運動裝置運轉之初，由該能源轉換單元提供所 需的電力，并于運轉達一定速度后，切換由一功率轉換單元提供該人機界面單 元所需的電力，以達到由外力帶動運轉而具有發(fā)電功能的運動裝置。
為了達到上述目的，本實用新型提供一種具有發(fā)電功能的運動裝置，該運 動裝置包含一發(fā)電機單元、 一功率轉換單元、 一控制器單元、 一功率電阻單元、一人機界面單元及一能源轉換單元。該發(fā)電機單元用以產生一交流電源。該功 率轉換單元電性連接該發(fā)電機單元，用以接收該交流電源并轉換該交流電源為
多個直流電源。該控制器單元電性連接該功率轉換單元，用以接收該功率轉換 單元輸出的一第一操作電源，且輸出一功率控制信號至該功率轉換單元。該能 源轉換單元電性連接該功率轉換單元，用以接收并儲蓄該功率轉換單元輸出的 --第二操作電源，且輸出--充電輸出電源。該人機界面單元分別電性連接該功 率轉換單元及該能源轉換單元，用以接收該功率轉換單元輸出的一第三操作電 源或該能源轉換單元輸出的該充電輸出電源，且輸出一接口操作信號至該控制 器單元。該功率電阻單元電性連接該功率轉換單元，用以接收該功率轉換單元 輸出的一第四操作電源，以消耗該發(fā)電機單元所產生的部分電能。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實 用新型的限定。
圖1為本實用新型一具有發(fā)電功能的運動裝置的較佳實施例示意圖2為本實用新型一發(fā)電機單元的立體示意圖；及
圖3為本實用新型該運動裝置受控的方塊圖。
其中，附圖標記
9運動裝置
IO發(fā)電機單元
102 轉子
104定子
20功率轉換單元
202全壓整流電路
204切換式電源供應器
206功率開關控制電路
30控制器單元
302 檢測電路
304微處理器
40功率電阻單元
550人機界面單元 60能源轉換單元 80皮帶
具體實施方式
有關本實用新型的技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下
請參見圖1及圖2，分別為本實用新型一具有發(fā)電功能的運動裝置的較佳
實施例示意圖及一發(fā)電機單元的立體示意圖。如圖1所示，該運動裝置9可為 一健身車，并且該運動裝置9包含一發(fā)電機單元10及一-皮帶80。在該運動裝 置9應用時，可由外加人力踩踏該運動裝置9的一后輪(未標示)，并利用該皮 帶80或鏈條帶動該發(fā)電機單元10運轉。如圖2所示，該發(fā)電機單元10可為 一外轉子式無刷永磁同步發(fā)電機，并包含一轉子102及一定子104。該轉子102 由多個永久磁鐵塊制成，以提供多個磁極，并由一外力帶動旋轉，該外力可為 一人力。該定子104具有多個齒槽提供線圈繞組布線，該線圈繞組產生該發(fā)電 機單元10運轉時的一線圈內阻，并該定子104輸出該發(fā)電機單元10所產生的 一交流電源。
請參見圖3，本實用新型該運動裝置受控的方塊圖。該運動裝置9包含該 發(fā)電機單元IO、 一功率轉換單元20、 一控制器單元30、 一功率電阻單元40、 一人機界面單元50及一能源轉換單元60。
該功率轉換單元20電性連接該發(fā)電機單元10，用以接收該交流電源并轉 換該交流電源為多個直流電源。該功率轉換單元20包含一全壓整流電路202、 一切換式電源供應器204及一功率開關控制電路206。該全壓整流電路202電 性連接該發(fā)電機單元10，用以將該發(fā)電機單元10所產生的該交流電源轉換為 一整流輸出電源。該切換式電源供應器204電性連接該全壓整流電路202，用 以切換該整流輸出電源的一整流輸出電壓的電壓范圍。該功率開關控制電路 206電性連接該全壓整流電路202,用以提供可變工作周期(duty cycle)的一 開關電壓及一開關電流。
該控制器單元30電性連接該功率轉換單元20，用以接收該功率轉換單元 20輸出的一第一操作電源，且輸出一功率控制信號至該功率轉換單元20。該 控制器單元30包含一檢測電路302及一微處理器304。該檢測電路302用以檢測該功率轉換單元20輸出的一整流輸出電流、 一整流輸出電壓及該發(fā)電機 單元10輸出的一轉速信號，并輸出一檢測輸出信號。該微處理器304根據(jù)該
檢測輸出信號及該接口操作信號以提供該功率控制信號至該功率轉換單元 20。
該能源轉換單元60電性連接該功率轉換單元20，用以接收并儲蓄該功率 轉換單元20輸出的--第二操作電源，且輸出一充電輸出電源。該第二操作電 源經過一充電電路(圖未示)所產生，并且該充電電路與該切換式電源供應器 204電性連接。該能源轉換單元60為—充電電池或一超電容 (ultracapacitor)。此外，該能源轉換單元60可外接具市電并聯(lián)功能的一直 流/交流轉換器(圖未示)，以輸出一交流市電，而能并接外部電力系統(tǒng)網絡(圖 未示)。
該人機界面單元50分別電性連接該功率轉換單元20及該能源轉換單元
60，用以接收該功率轉換單元20輸出的一第三操作電源或該能源轉換單元60
輸出的該充電輸出電源，且輸出一接口操作信號至該控制器單元30。該人機 界面單元為一液晶顯示面板(圖未示)或一發(fā)光二極管燈組(圖未示)，用以提供
使用者操作該運動裝置的顯示功能，例如速度、時間、距離、總距離、卡路里、 轉速…等等數(shù)據(jù)的顯示； 一影音播放器(圖未示)，用以提供影音播放功能以提 升使用上的趣味性與多變性；或一風扇(圖未示)，以保持運動時室內空氣的良 好流通狀況。值得一提，當使用者剛開始使用該運動裝置之初，該人機界面單 元50可由該能源轉換單元60提供所需的電力，而當使用者使用該運動裝置一 段時間后，可切換由該切換式電源供應器204提供該人機界面單元50所需的 電力。
該功率電阻單元40電性連接該功率轉換單元20，用以接收該功率轉換單 元20輸出的一第四操作電源，以消耗該發(fā)電機單元10所產生的部分電能。 綜上所述，本實用新型具有下列的優(yōu)點
1. 該人機界面單元具有不同供電模式，即可于該運動裝置操作之初，由 該能源轉換單元提供該人機界面單元所需的電力，而當該運動裝置運轉達一定 速度后，可切換由該切換式電源供應器提供該人機界面單元所需的電力。
2. 該功率電阻單元用以接收該功率轉換單元輸出的一操作電源，以消耗 該發(fā)電機單元所產生的部分電能。3. 該功率電阻單元設置于該發(fā)電機單元外，可減少該發(fā)電機單元的散熱 集中于該定子的該線圈繞組內，而得以減少該線圈繞組的多余布線并可縮小該 定子的體積。
4. 該運動裝置經外力帶動該發(fā)電機單元自行發(fā)電，提供系統(tǒng)本身所需的 電力，因此不僅該運動裝置可操作在低轉速運轉，更可同時達到定轉矩與定功 率運轉模式。
當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其 實質的情況F，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本實用新型作出各種相應的改 變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保 護范圍。
權利要求1.一種具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，包含一發(fā)電機單元，用以產生一交流電源；一功率轉換單元，電性連接該發(fā)電機單元，用以接收該交流電源并轉換該交流電源為多個直流電源；一控制器單元，電性連接該功率轉換單元，用以接收該功率轉換單元輸出的一第一操作電源，且輸出一功率控制信號至該功率轉換單元；一能源轉換單元，電性連接該功率轉換單元，用以接收并儲蓄該功率轉換單元輸出的一第二操作電源，且輸出一充電輸出電源；一人機界面單元，分別電性連接該功率轉換單元及該能源轉換單元，用以接收該功率轉換單元輸出的一第三操作電源或該能源轉換單元輸出的該充電輸出電源，且輸出一接口操作信號至該控制器單元；及一功率電阻單元，電性連接該功率轉換單元，用以接收該功率轉換單元輸出的一第四操作電源，以消耗該發(fā)電機單元所產生的部分電能。
2. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該發(fā)電 機單元包含一轉子，由多個永久磁鐵塊制成，以提供多個磁極，并由一外力帶動旋轉;及一定子，具有多個齒槽提供線圈繞組布線，該線圈繞組產生該發(fā)電機單元 運轉時的一線圈內阻，并該定子輸出該發(fā)電機單元所產生的該交流電源。
3. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該功率 轉換單元包含一全壓整流電路，電性連接該發(fā)電機單元，用以將該發(fā)電機單元所產生的 該交流電源轉換為一整流輸出電源；一切換式電源供應器，電性連接該全壓整流電路，用以切換該整流輸出電 源的一整流輸出電壓的電壓范圍；及一功率開關控制電路，電性連接該全壓整流電路，用以提供可變工作周期的一開關電壓及一開關電流。
4. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該控制器單元包含--檢測電路，用以檢測該功率轉換單元輸出的一整流輸出電流、 一整流輸 出電壓及該發(fā)電機單元輸出的一轉速信號，并輸出一檢測輸出信號；及—微處理器，根據(jù)該檢測輸出信號及該接口操作信號以提供該功率控制信 號至該功率轉換單元。
5. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該發(fā)電 機單元為一外轉子式無刷永磁同步發(fā)電機。
6. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該人機 界面單元為一液晶顯示面板、 一發(fā)光二極管燈組、 一影音播放器或一風扇。
7. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該能源 轉換單元為 一充電電池或一超電容。
8. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該運動 裝置為一健身車。
9. 根據(jù)權利要求8所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該健身 車包含一皮帶，且該皮帶將該外力帶動該轉子。
10. 根據(jù)權利要求1所述的具有發(fā)電功能的運動裝置，其特征在于，該能 源轉換單元為外接具有市電并聯(lián)功能的一直流/交流轉換器，以輸出--交流市 電。
專利摘要一種具有發(fā)電功能的運動裝置包含一發(fā)電機單元、一功率轉換單元、一控制器單元、一功率電阻單元、一人機界面單元及一能源轉換單元。該功率轉換單元連接該發(fā)電機單元，用以接收該發(fā)電機單元輸出的一交流電源并轉換該交流電源為多個直流電源。該能源轉換單元可由外加人力踩踏該運動裝置以帶動該發(fā)電機單元運轉而進行儲能。并且，該人機界面單元可于該運動裝置運轉之初，由該能源轉換單元提供所需的電力，并于運轉達一定速度后，切換由該功率轉換單元提供該人機界面單元所需的電力。為此，達成由外力帶動運轉而具有發(fā)電功能的運動裝置。
文檔編號H02K1/12GK201292921SQ20082013997
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權日2008年10月20日
發(fā)明者蔡文彬, 陳至賢 申請人:寰宇電控股份有限公司