Title:
Vorrichtung bzw. Anordnung mehrerer solcher Vorrichtung zur Erzeugung einer Trainingslast bei Cardiogeräten, mit der elektrischer Strom erzeugt und so aufbereitet wird, dass dieser in ein Stromnetz eingespeist werden kann
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Vorrichtung beschreibt ein System, mit dem die an einem Cardiogerät durch den Benutzer aufgebrachte Energie in elektrische Energie umgewandelt und sehr effizient in ein Stromnetz eingespeist werden kann, wobei der Benutzer die Trainingsintensität an der Vorrichtung einstellen kann.
Dazu wird durch die Bewegung des Benutzers ein elektrischer Generator angetrieben. Der durch diesen erzeugte elektrische Strom wird mithilfe einer steuerbaren Leistungselektronik in ein Stromnetz (z. B. Hausnetz) eingespeist. Über eine mit der Leistungselektronik verbundene Steuereinheit kann der Benutzer das Bremsmoment bzw. die an das Stromnetz abgegeben Leistung auf verschiedene Stufen einstellen.
Diese Vorrichtung wird in erster Linie in Cardiogeräten für Trainings- oder medizinische Zwecke eingesetzt.




Inventors:
Leopold, Lennart (13187, Berlin, DE)
Kassner, Matthias (10117, Berlin, DE)
Application Number:
DE102012013818A
Publication Date:
03/07/2013
Filing Date:
07/13/2012
Assignee:
Kassner, Matthias, 10117 (DE)
Leopold, Lennart, 13187 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102005007575A1N/A2006-08-24



Claims:
1. Eine Vorrichtung, welche mit Hilfe einer mechanisch-elektrischen Umwandlungseinrichtung (Generator) einerseits die vom Trainierenden aufgewendete Muskelarbeit in elektrischen Strom umwandelt und andererseits eine Trainingslast simuliert, wobei der Benutzer direkt oder indirekt (z. B. durch einen Ketten- oder Riementrieb) die Generatorwelle in Rotation versetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Generator erzeugte elektrische Strom über einen Gleichrichter in einen Zwischenkreis eingespeist und mit Hilfe eines Wechselrichters dann in ein Stromnetz (z. B. Haus- oder öffentliches Stromnetz) eingespeist wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator permanent- (z. B. über Permanentmagnete) oder fremderregt (z. B. elektromagnetisch) wird und die Verstellung der Trainingslast stufenlos über die Steuerung des Gleichrichters mit Hilfe einer Steuerseinheit durch den Benutzer erfolgt, der so die Höhe des Laststroms des Generators einstellen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator fremderregt ist und die Verstellung der Trainingslast stufenlos durch die Steuerung des Erregerstroms mit Hilfe einer Steuereinheit durch den Benutzer erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Leistung des Wechselrichters mehrere Cardiogeräte an den gleichen Zwischenkreis angeschlossen werden können, wobei die Gleichrichter der einzelnen Cardiogeräte parallel oder in Serie geschaltet sein können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines Ladereglers eine Batterie geladen werden kann.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. eine Anordnung mehrerer solcher Vorrichtungen zur Erzeugung einer Trainingslast bei Cardiogeräten, mit der elektrischer Strom erzeugt und so aufbereitet wird, dass dieser in ein Stromnetz eingespeist werden kann.

Bereits bekannt sind Cardiogeräte, bei denen die vom Trainierenden aufgewendete Muskelarbeit in einem mechanischen oder elektromagnetischen Bremssystem dissipiert wird. Ebenfalls bekannt sind Cardiogeräte, die einen Teil der aufgewendeten Energie in elektrischen Strom umwandeln, der für die Deckung des Strombedarfs des Geräts genutzt wird.

Cardiogeräte jedoch, die den größten Teil der Muskelarbeit möglichst effizient in elektrischen Strom umwandeln, der in das Hausstromnetz oder das öffentliche Stromnetz des Energieversorgungsunternehmens eingespeist werden kann, sind bisher am Markt nicht verfügbar.

Aus der Patentliteratur ist eine entsprechende Vorrichtung bereits bekannt (DE 10 2005 007 575 (A1)). Diese weist jedoch zwei entscheidende Nachteile auf. Zum einen lässt sich die Trainingslast nur über ein dem Generator vorgeschaltetes mechanisches Getriebe verstellen, was zu vergleichsweise hohem Gewicht, großen Abmessungen, hohem Wartungsaufwand und eingeschränktem Übersetzungsspektrum führt.

Zum anderen wird bei der Kopplung mehrerer Cardiogeräte jeweils für jedes Gerät ein Spannungsregler zwischengeschaltet, was die Gesamtkosten des Systems erhöht.

Nach dem Stand der Technik allgemein bekannt ist zudem die Möglichkeit, mittels windbetriebener Propeller oder Photovoltaikelementen Energie zu erzeugen und in ein Stromnetz einzuspeisen. Die Bereitstellung dieser Technologie ist jedoch aufwändig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet und so die Möglichkeit der kosteneffizienten Stromerzeugung mit der Funktionalität herkömmlicher Cardiogeräte verbindet.

Nach der Erfindung besitzt die Vorrichtung einen Generator, der über einen Permanentmagneten oder einen externen Erregerstrom ein Magnetfeld erzeugt. Dieser Generator wirkt als Bremssystem, das in Abhängigkeit von der im Cardiogerät aufgewendeten Muskelarbeit elektrische Energie erzeugt. Weiterer Systembestandteil ist ein Gleichrichter, der den Wechselstrom des Generators in Gleichstrom umwandelt. Dieser Gleichrichter ist mit einem Wechselrichter verbunden, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, welcher bezüglich Phasenlage, Frequenz und Spannung so angepasst ist, dass er in ein vorhandenes Stromnetz (Haus- oder öffentliches Stromnetz) eingespeist werden kann.

An diesen Zwischenkreis können mehrere Gleichrichter parallel oder seriell angeschlossen werden, an denen wiederum jeweils eingangsseitig ein Generator angeschlossen ist. Auf diese Weise können mehrere Cardiogeräte an einen Wechselrichter angeschlossen werden.

Anders als in der oben genannten Offenlegungsschrift (DE 10 2005 007 575 (A1)) kann die Trainingslast bei der vorliegenden Vorrichtung stufenlos elektronisch verstellt werden. Dies kann je nach Art des verwendeten Generators auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bei Verwendung fremderregter Generatoren erfolgt das Verstellen der Trainingslast entweder über die Anpassung der Fremderregung durch eine Steuereinheit oder wie bei der Verwendung permanenterregter Generatoren über die Steuerung des Gleichrichters.

Der beschriebene Aufbau ermöglicht die Einsparung des nach der vorgenannten Offenlegungsschrift für jedes einzelne Gerät erforderlichen Spannungsreglers.

So eignet sich die Erfindung zur effektiven Senkung der Stromkosten insbesondere in Einrichtungen, die den Trainierenden mehrere Cardiogeräte zur Verfügung stellen, wie z. B. Fitnessstudios.

Der Vorteil der Erfindung besteht zunächst darin, dass die auf diese Weise erzeugte Energie nicht verloren geht, sondern in Form elektrischer Energie nutzbar gemacht wird. Hierdurch kann der Anwender des Systems seine vom Energieversorgungsunternehmen bezogene Energie und somit die Kosten dafür reduzieren. Es handelt sich dabei um eine emissionsfreie, erneuerbare Energiequelle.

Ein weiterer Vorteil besteht in der kostengünstigen Erzeugung elektrischer Energie durch die Erfindung, da durch den beschriebenen Aufbau, anders als in der vorgenannten Offenlegungsschrift, keine zusätzlichen Spannungsregler eingesetzt werden müssen, was die Systemkosten senkt und den Wirkungsgrad erhöht.

Ein anderer Vorteil besteht in der Möglichkeit der elektronischen Verstellbarkeit der Trainingslast über die Erregerspannung des Generators oder den Gleichrichter, weshalb ein vorgeschaltetes mechanisches mehrstufiges Getriebe nicht erforderlich ist. Dadurch reduzieren sich sowohl Bauraum und Gewicht als auch der Wartungsaufwand der Erfindung deutlich. Des Weiteren erlaubt dieses System eine stufenlose Verstellung der Trainingslast in einem breiten Bereich, was zu den Grundfunktionen eines modernen Cardiogerätes gehört.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102005007575 A1 [0004, 0010]