JP2020083300A - 車輪発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ等の回転体のホイールの内側に発電用コイルを設置する事が出来、発電用コイルの数も多く設置する事が出来、大きな電力（エネルギー）を出力する事が出来、当該電力を種々の用途に供給する事が出来、当該電力の供給を受ける蓄電池の負担も小さくして長寿命化を図る事が出来る車輪発電システムを提供すること。【解決手段】車（ハイブリッド車）、電動バイクの車輪のホイール１内部に発電コイル５を設置し電極の回転を速める装置として歯車ＡＢＣＤを利用。アシスト自転車にも応用する事が出来る。発電コイル５の個数を多く設置し、電極（Ｎ極６・Ｓ極７）の回転を最大限に上げる。【選択図】図３

Description

本発明は、車・バイク・自転車など電動エンジンを主とする車輌のモーターや蓄電池に電気の補充を行う車輪発電システムに関する。

電動エンジンで駆動する車・バイク・アシスト自転車は、基本的に蓄電池を搭載して走行する仕組みである。蓄電池の性能が良くても電気は一定距離走行することで消費される為、電動バイクやアシスト自転車の走行途中での充電が難しい。

蓄電池の寿命が短い。

特開２０１６−５３２４１３号公報 特開２０１３−１０６４３８号公報 特開２０１２−０８６８１１号公報

四輪車（ハイブリット）の一部は充電しながら走行しているが、わずかな充電しか得る事が出来ない。

電動バイクやアシスト自転車は、走行中には蓄電池に充電が出来ない。

蓄電池に充電する度に劣化が進み性能も低下していく。

蓄電池に充電するのに時間が掛かる。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、タイヤ等の回転体のホイールの内側に発電用コイルを設置する事が出来、発電用コイルの数も多く設置する事が出来、大きな電力（エネルギー）を出力する事が出来、当該電力を種々の用途に供給する事が出来、当該電力の供給を受ける蓄電池の負担も小さくして長寿命化を図る事が出来る車輪発電システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の車輪発電システムは、四輪車の走行動力源が蓄電池を電源とするエンジンモーターを使用する車の車輪のホイールの内部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気を前記エンジンモーターに使用したり前記蓄電池にも充電するように形成されていることを特徴とする。

本発明の第２の態様の車輪発電システムは、電動バイクの車輪ホイールの内部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気をエンジンモーターに使用したり蓄電池にも充電するように形成されていることを特徴とする。

本発明の第３の態様の車輪発電システムは、アシスト自転車の車輪の中心部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気をエンジンモーターに使用したり蓄電池にも充電するように形成されていることを特徴とする。

本発明の第４の態様の車輪発電システムは、回転体のホイールの内部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気を外部に供給させることを特徴とする。

本発明の第５の態様の車輪発電システムは、第１〜第４の態様において、前記発電用コイルは発電を行うための永久磁石からなる電極と組み合わされているとともに、前記車輪の車軸に対して一方を固定し他方を回転するように設置されており、回転する前記発電コイルまたは前記電極と前記車軸との間に前記車軸の回転を増速して伝達する手段が設置されていることを特徴とする。

本発明の第６の態様の車輪発電システムは、第５の態様において、前記発電用コイルは、前記電極を挟むように前記電極の両側にそれぞれ設置したことを特徴とする。

本発明の第７の態様の車輪発電システムは、第５の態様において前記発電用コイルは、前記電極に対して複数組を設置したことを特徴とする。

本発明の第８の態様の車輪発電システムは、第５〜第７の態様において、前記車軸の回転を増速して伝達する手段は複数の歯車群によって形成されていることを特徴とする。

本発明の第９の態様の車輪発電システムは、第５〜第８の態様において、前記発電用コイルとして小型モーターのコイルを当該小型モータごと前記電極に対向させて設置したことを特徴とする。

本発明によれば、回転体の１種である車輪（タイヤ）のホイールの内側に発電用コイルを設置する事が出来、発電用コイルの数も多く取れるためエネルギーを大きく得る事が出来る。

本発明によれば、ホイール内に歯車を設置する事でタイヤが１回転するとＮ・Ｓ極の回転を12〜20倍にする事が出来る。
例 時速40kmで走行。タイヤの直径46cm。１時間に4,000,000cm走行する。
タイヤの円周は（直径46cm×3.14＝）約一周144cm。
4,000,000cm÷144cm＝約27,770回転
約27,770回転÷60（分）＝１分間約462回転
図３ Ａ歯数120÷Ｂ歯数15＝８
Ｃ歯数85÷Ｄ歯数50＝1.7
462回転×８×1.7＝約6,280r/min
一分間に電極（Ｎ極・Ｓ極）を約6,280回転させ出力も大きい。

本発明によれば、出力された電力は蓄電池に蓄積されたり、エンジンモーターの動力として併用利用が可能である。

本発明によれば、発電した電気はエンジンの駆動用電源として使用するので蓄電池の負担も小さくなるので寿命を長くする事が出来る。

電動バイクに適用された本発明の車輪発電システムの第１実施形態を示し、（ａ）は電動バイクの外観図、（ｂ）は車輪発電システム部分の拡大断面図、（ｃ）は図１（ｂ）の要部を示す中央縦断端面図である。 ハイブリット車に適用された本発明の車輪発電システムの第１実施形態を示し、（ａ）はハイブリッド車の前部分の外観図、（ｂ）は車輪発電システム部分の拡大断面図、（ｃ）は図２（ｂ）の要部を示す中央縦断端面図である。 第１実施形態の車輪発電システムの断面図である。 ハイブリット車と電動バイクの第１実施形態の車輌発電システムの側面からの断面図である。 第１実施形態の車輪発電システムの発電コイルの形態図である。 第１実施形態の車輪発電システムの組立て方の一例を示す分解断面図である。 電動バイクに適用された本発明の車輪発電システムの第２実施形態を示し、（ａ）は電動バイクの外観図、（ｂ）は車輪発電システム部分の拡大断面図、（ｃ）は図７（ｂ）の要部を示す中央縦断端面図である。 ハイブリット車に適用された本発明の車輪発電システムの第２実施形態を示し、（ａ）はハイブリッド車の前部分の外観図、（ｂ）は車輪発電システム部分の拡大断面図、（ｃ）は図８（ｂ）の要部を示す中央縦断端面図である。 第２実施形態の車輪発電システムの断面図である。 ハイブリット車と電動バイクの第２実施形態の車輌発電システムの側面からの断面図である。 第２実施形態の車輪発電システムの発電コイルの形態図である。 第２実施形態の車輪発電システムの組立て方の一例を示す分解断面図である。

以下、本発明の車輪発電システムの第１実施形態を図１〜図６について説明する。

図１・図２は、タイヤのスポークａ１・スポークａ２の代わりに図３および図６に掲載してあるホイールボックス１の全体を設置する。

図３および図６に示すように、略円筒箱状のホイールボックス１の内部に同じく略円筒箱状のコイルボックス２を設置する。ホイールボックス１は有底円筒容器１ａの開口部に蓋部１ｂをボルト８によって固定して形成される。コイルボックス２は有底円筒容器２ａの開口部に蓋部２ｂをボルト９によって固定して形成される。ホイールボックス１と車軸４の接点部分にはベアリング３を設置してホイールボックス１はタイヤと一緒に回転する。車軸４は回転せず車体に固定している。車軸４にコイルボックス２を接続して固定する。コイルボックス２の内側に発電コイル５をなるべく多く円周方向等分位置に設置する図４・図５。

ホイールボックス１に電極（Ｎ極６・Ｓ極７）を電極誘導盤１１の外周部分に円周方向等分位置に設置したものを車軸４に回転自在にはめ込む。電極誘導盤１１は車軸４を軸として回転をする。第１実施形態においては、各電極（Ｎ極６・Ｓ極７）は発電コイル５の径方向内側に配置される。

図３および図６に示すように、ホイールボックス１の中に車軸の回転を増速して伝達する手段の１例として歯車Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄを設置する。歯車Ａは車軸４を軸として回転するようにホイールボックス１に連結筒部１３を介して接続されており、ホイールボックス１と同速に回転する。歯車Ｂは歯車Ａと噛み合せる。歯車Ｂと歯車Ｃは図示していないが一体的となるように接続させ、コイルボックス２の蓋部２ｂと歯車固定金具１２との間に配置された歯車回転軸Ｅに歯車Ｂ・歯車Ｃが同速に回転するように設置する。歯車Ｃは歯車Ｄと噛み合うように設置してあり、歯車Ｄは連結筒部１４を介して電極誘導盤１１と接続する。電極誘導盤１１と歯車Ｄは車軸４を軸として同速に回転をする。車軸４が移動すると、タイヤと一緒にホイールボックス１が車軸４を中心として回転する。ホイールボックス１と同速に回転する歯車Ａの回転が歯車Ｂ、Ｃ、Ｄと増速して伝達されて電極誘導盤１１が高速に回転する。これにより電極（Ｎ極６・Ｓ極７）が発電コイル５に対して高速に相対回転して発電コイル５によって発電される。発電コイル５から出力された電力は外部に供給されて蓄電池に蓄積されたり、エンジンモーターの動力として併用するとよい。車輪発電システムの性能を上げるためには、発電用コイル５の個数を増やしたり、歯車の個数や歯車の歯数を多くしたり少なくしたりして性能を上げるとよい。

図６は、車輪発電システムの組立て手順の一例である。

次に、本発明の車輪発電システムの第２実施形態を図７〜図１２について説明する。

第２実施形態においては、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。

図７・図８は、タイヤのスポークａ１・スポークａ２の代わりに図９および図１２に掲載してあるホイールボックス１の全体を設置する。

図９および図１２に示すように、略円筒箱状のホイールボックス１の内部に同じく略円筒箱状のコイルボックス２を設置する。ホイールボックス１は有底円筒容器１ａの開口部に蓋部１ｂをボルト８によって固定して形成される。コイルボックス２は軸方向両端部の円盤２ｃ、２ｄに対して円筒状の２つのスペーサ２ｅ、２ｆをボルト９によって固定して形成される。ホイールボックス１と車軸４の接点部分にはベアリング３を設置してホイールボックス１はタイヤと一緒に回転する。車軸４は回転せず車体に固定している。車軸４にコイルボックス２を接続して固定する。コイルボックス２の内側に発電コイル５をなるべく多く円周方向等分位置に設置する図４・図５。

ホイールボックス１に電極（Ｎ極６・Ｓ極７）を電極誘導盤１１の外周部分に円周方向等分位置に設置したものを車軸４に回転自在にはめ込む。第２実施形態においては、図９および図１２に示すように、電極誘導盤１１は小円盤部１１ａの外周に円筒状のスペーサ１１ｂをネジ止めによって固定し、スペーサ１１ｂの先端部に環状円盤部１１ｃをネジ止めによって固定して形成されている。各電極（Ｎ極６・Ｓ極７）は発電コイル５と軸４の軸方向に対面するように環状円盤１１ｃに固定されている。この電極誘導盤１１は車軸４を軸として回転をする。

図９および図１２に示すように、ホイールボックス１の中に歯車Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄを設置する。歯車Ａは車軸４を軸として回転するようにホイールボックス１に連結筒部１３を介して接続されており、ホイールボックス１と同速に回転する。歯車Ｂは歯車Ａと噛み合せる。歯車Ｂと歯車Ｃは図示していないが一体的となるように接続させ、コイルボックス２の円盤２ｄと歯車固定金具１２との間に配置された歯車回転軸Ｅに歯車Ｂ・歯車Ｃが同速に回転するように設置する。歯車Ｃは歯車Ｄと噛み合うように設置してあり、歯車Ｄは連結筒部１４を介して電極誘導盤１１の小円盤部１１ａと接続する。電極誘導盤１１と歯車Ｄは車軸４を軸として同速に回転をする。車軸４が移動すると、タイヤと一緒にホイールボックス１が車軸４を中心として回転する。ホイールボックス１と同速に回転する歯車Ａの回転が歯車Ｂ、Ｃ、Ｄと増速して伝達されて電極誘導盤１１が高速に回転する。これにより電極（Ｎ極６・Ｓ極７）が発電コイル５に対して高速に相対回転して発電コイル５によって発電される。発電コイル５から出力された電力は外部に供給されて蓄電池に蓄積されたり、エンジンモーターの動力として併用するとよい。車輪発電システムの性能を上げるためには、発電用コイル５の個数を増やしたり、歯車の個数や歯車の歯数を多くしたり少なくしたりして性能を上げるとよい。

図１２は、車輪発電システムの組立て手順の一例である。

このように本発明によれば、タイヤ等の回転体のホイールの内側に発電用コイルを設置する事が出来、発電用コイルの数も多く設置する事が出来、大きな電力（エネルギー）を出力する事が出来、当該電力を種々の用途に供給する事が出来、当該電力の供給を受ける蓄電池の負担も小さくして長寿命化を図る事が出来るという効果を発揮する事が出来る。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。例えば、車軸の回転を増速して伝達する手段として、歯車群に代えてプーリとベルトとの組合わせとしてもよい。更に、前記各実施形態は回転体としてタイヤを例としたが、いかなる種類の車輌の車輪であってもよく、車輌以外の回転体であってもよい。

タイヤの内側には大きな空間が有る。そこに車輪発電システムを設置する事で、全てのハイブリッド車や電動バイクなどエンジンモーターの電源として使用が出来ると共に蓄電池の充電にも使用が出来る。アシスト自転車にも応用出来る。

ａ１…電動バイクの車輪スポーク、ａ２…四輪車のアルミホイール、１…ホイールボックス、２…コイルボックス、３…ベアリング、４…車軸、５…発電コイル、６…Ｎ極、７…Ｓ極、８…５ｍｍボルト、９…３ｍｍボルト、１０…発電コイル配線、１１…電極誘導盤、１２…歯車固定金具、１３、１４…連結筒部、Ａ…歯車Ａ（歯数120）、Ｂ…歯車Ｂ（歯数15）、Ｃ…歯車Ｃ（歯数85）、Ｄ…歯車Ｄ（歯数50）、Ｅ…歯車回転軸

Claims (9)

1. 四輪車の走行動力源が蓄電池を電源とするエンジンモーターを使用する車の車輪のホイールの内部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気を前記エンジンモーターに使用したり前記蓄電池にも充電するように形成されていることを特徴とする車輪発電システム。
2. 電動バイクの車輪ホイールの内部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気をエンジンモーターに使用したり蓄電池にも充電するように形成されていることを特徴とする車輪発電システム。
3. アシスト自転車の車輪の内側に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気をエンジンモーターに使用したり蓄電池にも充電するように形成されていることを特徴とする車輪発電システム。
4. 回転体のホイールの内部に発電用コイルを設置し、当該発電用コイルによって発電した電気を外部に供給させることを特徴とする車輪発電システム。
5. 前記発電用コイルは発電を行うための永久磁石からなる電極と組み合わされているとともに、前記車輪の車軸に対して一方を固定し他方を回転するように設置されており、回転する前記発電コイルまたは前記電極と前記車軸との間に前記車軸の回転を増速して伝達する手段が設置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車輪発電システム。
6. 前記発電用コイルは、前記電極を挟むように前記電極の両側にそれぞれ設置したことを特徴とする請求項５に記載の車輪発電システム。
7. 前記発電用コイルは、前記電極に対して複数組を設置したことを特徴とする請求項５に記載の車輪発電システム。
8. 前記車軸の回転を増速して伝達する手段は複数の歯車群によって形成されていることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の車輪発電システム。
9. 前記発電用コイルとして小型モーターのコイルを当該小型モータごと前記電極に対向させて設置したことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の車輪発電システム。