KR100375483B1 - 개선된 전기자코일 조립체를 갖는 휠 발전기 및 그를구비한 발광 휠 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의한 휠 발전기는, 휠액슬과, 상기 휠액슬에 지지되는 영구자석 조립체와; 상기 영구자석 조립체와 소정간격 이격되도록 감싸며 상호 상대운동하여 전기를 발생시키는 것으로, 전기자 코일과, 전기자 코일과 통전되도록 결선되는 적어도 한쌍의 리드핀과, 상기 리드핀를 지지하는 리드핀 지지수단을 구비한 전기자 코일 조립체; 상기 전기자 코일 조립체를 감싸 지지하며 상기 휠액슬에 회전가능하게 지지되는 허브 조립체;를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 발전기 내부에 설치되는 전기자코일조립체내의 코일보빈의 구조를 개선함으로써, 전기자코일조립체에서 나오는 코일을 능률적으로 회로기판에 결선할 수 있는 전기자 코일 조립체를 구비한 개량된 발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광휠의 제조방법을 제공한다.

또한 전기자코일조립체로부터 나오는 코일을 용이하면서도 신속하게 리드핀에 임시적으로 고정시키고, 상기 전기자코일조립체를 휠허브와 일체적으로 사출성형시켜 그 작업공정을 간소화함과 동시에 안정적인 전기적 접속을 구현할 수 있는 개량된 발전기, 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광 휠의 제조방법을 제공한다.

Description

개선된 전기자코일조립체를 갖는 휠 발전기 및 그를 구비한 발광 휠 및 그 제조방법{Compact wheel generator with the improved armature coil assembly, light-emitting wheel having the same, and manufacturing method therefor}

본 발명은 소형 발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 소형 발전기내에 장착되는 전기자코일조립체의 구조를 개선하여 기존의 발전기에 비해 작업 공정을 줄여 용이하게 양산할 수 있음은 물론, 그에 따른 제품의 신뢰성 또한 대폭 향상시킬 수 있는 소형 휠발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

모든 롤러스케이트나 스케이트보드, 킥 보드에는 휠이 설치되어 있는바, 상기 휠의 회전력에 의해 유도된 전류에 의하여 발광소자를 발광시키면, 사용자 및 타인에게 흥미를 유발시키며, 사용자의 위치확인을 용이하게 하여 어두운 환경에서 발생할 수 있는 사고의 위험을 줄일 수 있다.

도 1은, 롤러스케이트 휠을 구비한 롤러스케이트를 도시한 측면도로서, 상기 롤러 스케이트는 롤러스케이트신발(2)의 하부에 휠 설치 프레임(4)을 구비한다. 상기 휠 설치 프레임(4)에는 롤러스케이트 휠(100)이 삽입고정되는 구조이다. 상기 휠설치프레임(4)에는 롤러스케이트 휠(100)이 휠액슬(12)를 통하여 회전가능하게 설치되어 있고, 이러한 휠들이 회전할 때 방광소자들(18)이 발광할 수 있는 구조이다. 상기 발광소자들은 얇은 도체판으로 이루어진 발광소자장착회로판(15)에 거치되어 폴리우레탄 재질의 타이어 내부에 있는 휠허브의 외부프레임에 거치된다.

발광메카니즘을 구비한 롤러스케이트 휠에 대한 유사한 종래의 기술로서는, 미국특허 4,298,910호에 개시된 발명이 있다. 그러나 상기 특허발명에 따른 롤러스케이트 휠의 구조는 자속 결합(flux coupling)에 의한 전자기 유도를 효율적으로 발생시킬 수 있는 아마추어 철심이 없어 발전기 구조가 커질 수 밖에 없어 결과적으로 전자기 유도기구가 컴팩트하지 않고, 또한 그 전자기 유도 효율이 낮을 뿐만 아니라 전체적인 휠 구조가 약하다는 단점이 있었다.

또한 미국특허 5,580,093호에 개시된 발명은 인라인 롤러스케이트의 휠에 발광 메카니즘을 장착한 것으로서, 자속 결합을 위한 아마추어 전기자 철심을 구비하고는 있으나 그 구조가 영구자석과 수직구조가 아닌 평행 수평 구조인 관계로 아마추어 철심 암의 길이가 길어질 수 밖에 없는 관계로 이 또한 발전기의 구조가 커질 수 밖에 없어 전자기 유도 메카니즘이 콤팩트하지 않으며 또한 주행중의 충격으로부터 영구자석의 손상을 보호하는 장치가 없어 충격에 약한 영구자석이 쉽게 파손되며, 전기자코일과 발광소자와의 결선이 용이하지 않아 양산성에 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 1999.08.10일에 출원한 대한민국특허출원 제99-32822호에 개시된 발명은 역시 소형 발전기, 그를 구비한 발광휠 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 발전기 내부의 코일보빈의 구조는 도 2a 및 도 2b에 도시되었다. 전기자코일조립체내의 전기자코일(144)이 감겨있는 코일보빈(142)은 스풀형태로 되어있고, 상기 코일보빈으로부터 돌출되어 상기 전기자코일의 리드선을 외부로 안내하는 리드선안내돌출부(145)를 구비하며, 상기 리드선안내돌출부는 돌출부 몸체 및 그 덮개와 그 결합부(147)가 형성되어있다. 또한, 상기 리드선안내돌출부에는 결선하기에 필요한 리드선 길이를 확보하기 위하여 리드선을 감아 둘 수 있는 오목부(146)가 형성되어 있다. 상기 리드선안내돌출부(145)는 리드선을 안전하게 외부로 인출하도록 내부가 빈 튜브로 형성되 있다.

즉, 휠발전기와 발광소자간의 리드선접속을 용이하게 하고, 전기자코일조립체와 일체로 사출되는 휠허브성형시 리드선이 손상되는 것을 방지하기 위하여 전기자코일조립체에 중공의 리드선안내돌출부를 구비한 구성을 취하고 있다.

그러나, 상기한 소형 휠발전기 또는 발광휠에 대한 발명에 있어서는, 리드선안내돌출부의 중공을 통해 코일을 작업자가 일일이 추출하는데 있어서 그 작업이 용이하지 않고 또한 작업 속도가 느려, 휠발전기 또는 발광휠의 제작에 있어 그 제작공정이 지연됨과 동시에, 추출된 코일을 회로기판에 결선해야 하는 별도의 공정이 필요하며, 제품이 완성되더라도 상기 코일과 회로기판과의 도전성 결합이 불완전하여 불량품이 많이 발생하여 수율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기자코일조립체에서 나오는 코일을 능률적으로 회로기판에 결선할 수 있는 전자기 코일 조립체를구비한 개량된 발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광휠의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명에 따른 휠발전기 그리고 발광휠 및 그 제조방법에 의하면, 전기자코일조립체로부터 나온 코일을 용이하면서도 신속하게 임시적으로 고정시키고, 상기 전기자코일조립체를 휠허브와 일체적으로 사출성형시켜 그 작업공정을 간소화함과 동시에 안정적인 전기적 접속을 구현할 수 있는 개량된 발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광 휠의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도 1은 발전기 및 발광 휠을 구비한 일반적인 롤러스케이트를 도시한 측면도이다.

도 2a 및 2b는 상기 발전기 내부에 설치되는 종래의 코일보빈의 구조를 나타내는 정면도 및 측면도이다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 롤러스케이트 휠의 해체된 상태를 도시한 사시도이다.

도 3b는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 의한 롤러스케이트 휠의 해체된 상태를 도시한 사시도이다.

도 4a는 도 3a의 조립된 상태의 측단면도이다.

도 4b는 도 3b의 조립된 상태의 측단면도이다.

도 5a는 도 3a의 조립된 상태의 정단면도이다.

도 5b는 도 3b의 조립된 상태의 정단면도이다.

도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본 발명의 발전기 및 발광 휠의 내부에 설치되는 전기자코일의 보빈의 일 실시예를 도시한 사시도, 정면도, 절단 배면도 및 측면도이다.

도 7은 본 발명의 발전기 및 발광 휠의 내부에 설치되는 전기자코일 보빈의 또 다른 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 8a 및 도 8b는 전기자철심의 일부를 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 9a 및 도 9b는 전기자철심의 타부를 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 10a 및 도 10b는 영구자석 조립체구조를 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 11a 및 도 11b는 각각 도 3a 및 도 3b에 적용되는 발광소자 및 기타 발광회로구성에 필요한 전자회로칩이 장착되는 발광소자장착회로판을 도시한 평면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

2...롤러스케이트신발 4...휠설치프레임

10...휠액슬조립체 12...휠액슬

15...발광소자장착회로판 18...발광소자

19...발광소자굴절율유지및보호캡 20...허브조립체

30...휠타이어 120...볼트

122...액슬 124...부싱

126...베어링 128...영구자석

130...완충기 132...완충날개

133...자석이탈방지턱 134...베어링스페이서

140...전기자코일조립체 142...코일보빈

142a...돌기부 142b...홈

142d...리드핀 142e...코일지지돌기

143...전기자철심 144...코일

145...리드선안내돌출부 146...오목부

147...결합부 148...전기자덮개부

149...전기자덮개면

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 개량된 휠 발전기는,

휠액슬;과, 상기 휠액슬을 둘러싸며 이에 지지되는 영구자석 조립체;와, 상기 영구자석조립체상에 교번배치된 자극으로부터 교번자화되는 전기자철심에 의해 전기자코일에 전자기유도작용을 하도록 상기 영구자석조립체를 비접촉상태로 수직으로 포위하여 회전하는 링형 전기자 코일 조립체; 및 상기 전기자 코일 조립체를 감싸 지지하며 상기 액슬에 회전가능하게 지지되는 허브 조립체;를 구비하여 된 휠 발전기에 있어서, 상기 전기자코일조립체는 상기 전기자코일과 통전되도록 결선되는 한 쌍의 도전성 리드핀, 및 상기 리드핀을 상기 전기자코일조립체에 고정시키는 리드핀 지지수단;을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리드핀 지지수단은 상기 전기자 코일 조립체의 전기자 코일이 감기는 코일보빈의 외주면에 형성되어 상기 리드핀들이 지지되는 돌기부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 돌기부의 외면에는 상기 코일 보빈으로부터 리드핀으로 안내되는 코일을 가이드하는 적어도 하나 이상의 가이드 홈이 형성된다.

한편, 상기 돌기부에는 상기 리드핀에 감기는 코일을 상기 코일 보빈으로부터 가이드 하는 코일지지돌기를 구비할 수도 있다.

여기서, 상기 리드핀에 결합되는 코일의 단부는 상기 리드핀의 단부에 감겨 납땜되는 와인딩부를 포함한다.

또한, 본 발명의 개량된 휠 발전기를 구비한 발광 휠은, 휠액슬과, 상기 휠액슬을 둘러싸며 이에 지지되는 영구자석 조립체와; 상기 영구자석조립체상에 교번배치된 자극으로부터 교번자화되는 전기자철심에 의해 전기자코일에 전자기유도작용을 하도록 상기 영구자석조립체를 비접촉상태로 수직으로 포위하여 회전하는 링형 전기자 코일 조립체; 상기 전기자 코일 조립체를 감싸 지지하며 상기 액슬에 회전가능하게 지지되는 허브 조립체; 및 상기 전기자코일조립체에서 발생된 전기를 받아 발광하는 발광소자;를 구비하여 된 발광 휠에 있어서, 상기 전기자코일조립체는 상기 전기자코일과 통전되도록 결선되는 한 쌍의 도전성 리드핀, 및 상기 리드핀을 상기 전기자코일조립체에 고정시키는 리드핀 지지수단;을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 발광 휠의 제조 방법에 있어서는, 영구자석의 충격을 방지하는 완충기상에 영구자석을 포위조립하여 영구자석조립체를 형성하는 단계; 전기자코일이 설치된 코일보빈을 포위하는 적어도 하나의 덮개부를 결합시켜 전기자코일조립체를 형성하는 단계; 상기 전기자코일조립체를 휠허브사출시 삽입하여 전기자코일조립체가 몰딩된 허브사출성형단계; 상기 휠허브에 발광소자들이 거치되었거나 거치될 얇은 도체판을 거치시키는 단계; 상기 전기자코일조립체의 리드를 상기 발광소자에 결합하는 단계; 상기 휠허브의 외부프레임에 고착되도록 하기 위하여 사출제작된 우레탄용 거푸집에 상기 휠허브를 삽입하고 투명한 액상 폴리우레탄수지를 주입하여 휠을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄수지가 고화되면 상기 거푸집을 분리하는 단계; 상기 휠에 상기 영구자석조립체를 조립하는 단계; 및 상기 휠허브에 베어링 및 부싱을 끼워 조립하는 단계;로서 이루어지는 발광 휠의 제조방법에 있어서, 상기 전기자코일조립체를 형성하는 단계는, 상기 코일 보빈상에 설치된 리드핀 지지수단중 적어도 일측에 형성된 홈을 따라 전기자코일을 상기 리드핀 지지수단중 리드핀이 고정된 일측면으로 안내하는 단계, 상기 리드핀 지지수단에 형성된 적어도 한 쌍의 리드핀에 상기 전기자코일을 각각 권취하고 이를 절단하여 임시 고정하는 단계 및 상기 리드핀을 용해된 납에 침수시켜 상기 전기자코일의 단부와 리드핀이 통전되도록 결합시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전기자코일을 리드핀이 고정된 일측면으로 안내하는 단계는, 상기 리드핀 지지수단의 일측면에서 전기자코일의 양단부를 교차시키는 단계, 각각의 전기자코일이 상기 리드핀 지지수단을 권회하여 리드핀 지지수단의 일측면에 형성된 홈으로 안내되는 단계로 이루어진다.

또 다른 실시예로서, 상기 전기자코일조립체를 형성하는 단계는, 전기자코일을 리드핀 지지수단중 적어도 일측에 형성된 코일지지돌기에 지지시켜 상기 리드핀 지지수단중 리드핀이 고정된 일측면으로 안내하는 단계, 상기 리드핀 지지수단에형성된 적어도 한 쌍의 리드핀에 상기 전기자코일을 각각 권취하고 이를 절단하여 임시 고정하는 단계 및 상기 리드핀을 용해된 납에 침수시켜 상기 전기자코일의 단부와 리드핀이 통전되도록 결합시키는 단계로 이루어질 수 있다.

이하 본 발명의 개량된 발전기 그리고 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광 휠의 제조방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명하고자 한다. 각 도면에 대하여, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 발전기를 구비한 롤러스케이트 휠을 구비한 롤러스케이트를 도시한 측면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예로 적용되는 롤러스케이트는 롤러스케이트신발(2)의 하부에 휠설치프레임(4)을 구비한다. 상기 휠설치프레임(4)에 대하여 도 1에는 본 발명의 휠이 고정되는 일측 프레임만 도시되어 있으나 실제로는 양측에 프레임이 구비되어 좌우프레임들 사이에 휠들(100)이 삽입고정되는 구조이다. 상기 휠설치프레임(4)에는 롤러스케이트 휠들(100)이 휠액슬(12)을 통하여 회전가능하게 설치되어 있다. 본 발명은 이러한 휠들이 회전할 때 발광소자들(18)에서 발광하도록 한 것으로, 휠타이어(30)를 폴리우레탄과 같이 열경화성이고 투명한 재질로 하여 롤러스케이트의 휠의 측부는 물론이고 후방에서도 그 발광하는 빛을 감지할 수 있게 한다. 상기 발광소자들은 얇은 도체판으로 이루어진 발광소자장착회로판(15)에 거치되어 폴리우레탄 재질의 타이어 내부에 있는 휠허브의 외부프레임에 거치된다.

도 1에는 상세히 도시되지 않았지만 본 발명에 의한 발광 휠과 휠액슬의 조립체(10)는 조립체의 내부에서 영구자석과 전기자코일의 전자기유도작용을 하는 구조이면 어느 구조나 채용될 수 있다. 또한 도 1에는 인라인 롤러스케이트를 도시하고 있으나, 본 발명은 인라인구조의 롤러스케이트에만 적용되는 것은 아니고, 2-라인 4-휠 구조의 롤러스케이트에도 적용할 수 있음은 물론이고, 그밖에 발광효과를 얻을 필요가 있는 스케이트보드의 바닥에 설치되는 바퀴형의 회전체에 적용될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 롤러스케이트 휠의 해체된 상태를 설명의 편이상 휠허브를 그대로 두고 폴리우레탄 휠타이어를 중심으로 하여 양측을 해체한 상태를 도시한 사시도들이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 조립된 상태의 측단면도들이다. 도 5a와 도 5b는 도 3a와 도 3b의 조립된 상태의 정단면도들이다.

도 3a 내지 도 5b에 도시한 바와 같이, 베어링스페이서(134)상에는 영구자석조립체(128, 130)와 베어링들(126)이 끼워지고, 휠액슬(122)상에는 각 액슬의 직경에 맞는 부싱(124)이 끼워져 조립된다. 영구자석조립체는 영구자석(128)과 상기 영구자석과 휠 엑슬사이에 위치하여 영구자석에 미치는 충격을 흡수하기 위한 완충기(130)를 구비하며, 이 완충기에는 영구자석에 미치는 충격을 더욱 흡수하기 위하여 표면에 완충날개들(132)이 형성되어 있다. 전기자코일조립체(140)은 자화교번성이 우수한 철재질의 전기자덮개부(148)들이 전기자코일(도 6a의 144)을 담고 있는 전기자코일조립체(도 6a의 142)를 감싸고 있는 구조로 되어있다. 상기 덮개부는 각각 그 덮개면으로부터 전기자철심(143)이 직각으로 돌출형성되어 있으며, 각 덮개부의 전기자철심들은 서로 어긋나게 배치되게 형성된다. 이로써, 각 전기자철심에는 상기 영구자석으로부터 상이한 자극으로부터 교번 자화되어 코일의 권선방향에 직각으로 자속이 흐르게 되어 전자기유도작용에 의해 보빈내의 전기자코일에 전류가 유도되게 한다. 이 전기자코일조립체(140)는 휠허브의 사출시 휠허브와 함께 몰딩 고정되도록 한다.

한편, 영구자석조립체 양측에 끼워진 베어링(126)은 베어링스페이서(134) 및 휠액슬과 휠허브의 몸체를 지지할수 있어 휠의 회전시 전기자코일조립체만 회전하고 영구자석조립체는 회전하지 않도록 하는 역할을 수행한다. 베어링에는 부싱(124)이 끼워져 베어링의 고정부가 휠액슬을 고정시키며, 또한 베어링스페이서를 고정하도록 되어 있다. 부싱의 내경은 롤러스케이트(또는 인라인스케이트 및 스케이트보드)의 제조업체에 따라서 상이한 휠액슬의 직경 및 길이에 따라서 다양하게 구성될 수 있다,

상기 휠액슬(122)은 통상 중공구조를 갖는 원통으로 그 내면에는 나사가 형성되어 양단 혹은 일단에 볼트(120)가 체결된다, 또한 베어링스페이서(134)는 베어링의 내륜의 단면에 그 양단부가 고정되며, 또한 완충기(130) 및 영구자석(128)을 포함하는 영구자석 조립체는 그 중간부에 고정된다. 또한 베어링의 내륜과 베어링 스페이서를 지지 고정하는 휠액슬은 휠설치프레임에 고정되도록 하여, 결국 롤러스케이트의 휠이 회전시 휠허브를 포함한 전기자만 회전하고 영구자석조립체는 고정되게 된다. 또한, 도면에는 휠허브(20)의 외부에 노출되어 도시되어 있지만, 발광소자장착회로판(15)은 휠허브(20)의 외부프레임에 거치되어 휠(바퀴; 30)의 내부에 내장설치된다. 발광소자장착회로판(15)은 도 3a에 도시한 바와 같이 4분원의 얇은도체판의 구조를 가지거나, 도 3b에 도시한 바와 같이 링형의 얇은 도체판의 구조를 가지며, 그외 반원형의 구조를 가질 수도 있다. 또한 발광소자장착회로판(15)은 도 3a에 도시한 바와 같이 전기자코일조립체(140)의 배면에 설치될 수도 있고 도 3b에 도시한 바와 같이 전기자코일조립체(140)의 전면에 설치될 수도 있다. 도 3a에서와 같이 발광소자장착회로판(15)가 전기자코일조립체(140)의 배면에 설치되는 경우(도 5a의 정단면도 참조)에는 벌브타입의 LED의 단자를 휠허브를 관통하여 상기 발광소자장착회로판에 접속시킴으로써 LED의 발광하는 빛이 원활히 출력되도록 한다. 도 3b에서와 같이 전면에 설치되는 경우에는 발광소자장착회로판은 그 도체판의 원주상으로 발광에 필요한 회로소자 및 발광소자, 즉 본 실시예(도 5b의 정단면도 참조)에서는 발광다이오드칩(18)이 일정 간격으로 표면실장되어 있으나, 벌브타입의 LED를 실장할 수도 있다. 발광소자들의 수는 설계사항으로 필요에 따라서 적절한 수로 설계될 수 있으나, 통상 1-8개 정도로 설치할 수 있으며, 도 1에서는 4개 그외 도면에서는 6개를 예로 한 것이 도시되어 있다.

이하, 본 발명의 핵심 구성요소들의 보다 상세한 구조 및 기능에 대하여 각 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 6a,6b,6c 및 6d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 개량된 발전기 및 그를 구비한 발광 휠의 한 구성요소를 이루는 전기자코일조립체(140)내에서 코일이 감기는 코일보빈(142)의 구조를 사시도, 정면도, 절단 배면도 및 측면도로서 나타낸 것이다. 이중 도 6a를 참조하면, 에이치(H) 형상의 단면을 가지면서 회전체를 이루는 상기 코일보빈(142)의 외주면에는 리드핀 지지수단이 마련되어 있다. 본발명의 일 실시예에 의하는 경우, 상기 리드핀 지지수단은 돌기부(142a)이다. 상기 돌기부는 상기 코일보빈과 동일한 재질 또는 상이한 재질로서 이루어지며, 상기 돌기부(142a)의 일측면, 보다 바람직하게는 상부면에 상기 리드핀(142d)이 지지고정된다. 또한, 상기 돌기부(142a)의 적어도 일측면에는 상기 코일 보빈(142)으로부터 상기 리드핀(142d)으로 안내되는 코일(144)을 가이드하는 적어도 하나의, 바람직하게는 상기 코일(144)의 양단부를 각각 안내할 수 있도록 두 개의 홈(142b)이 형성된다. 따라서, 상기 코일보빈(142)상에 권취되어 있는 코일의 양단부는 최종적으로 권취된 후 일회 또는 수회 교차되고(도 6c 참조), 이는 다시 상기 돌기부(142a)를 휘감아 상기 돌기부(142a)상의 일측면에 형성된 홈(142b)으로 각각 안내되어 리드핀(142d)이 지지고정되어 있는 돌기부상의 일측면으로 유도되고, 각각 리드핀(142d)의 일측단에, 바람직하게는 상기 돌기부(142a)와 리드핀(142d)이 접하는 단부에 권취되어 고정되게 된다.

상기 서술에 있어서는 리드핀 지지수단은 하나의 돌기부(142a)를 예로 들어 설명을 하였지만, 본 발명의 핵심적인 기술적 사항에 있어서 상기 리드핀 지지수단은 상기 돌기부(142a)에 한정되지 아니하며, 상기 리드핀(142d)을 상기 코일보빈에 고정할 수 있는 각종의 지지 구조에도 적용가능함이 물론이다. 예컨데, 상기 리드핀(142d)을 상기 보빈에 접착제를 이용하여 직접 접착시키거나 또는 볼트 등의 다른 체결 수단을 이용하여 리드핀(142d)을 상기 코일보빈에 지지고정시키는 수단등도 본발명의 기술적 사상에 포함된다.

또한, 코일(144)을 상기 리드핀에 가이드하는 안내수단으로서, 상술한 일 실시예에 의하는 경우, 하나 이상의 홈(142b)이 사용되었으나, 이는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 상기 코일(144)을 상기 리드핀(142d)에 안내하는 과정중에서 코일(144)을 소망하는 위치로부터 이탈되지 않도록 함은 물론 허브에 삽입 사출시 사출압력으로부터 상기 코일 위치의 안정적인 고정 및 파손을 방지할 수 있는 모든 수단이 포함된다

또한, 상기한 한쌍의 리드핀(142d)은 도 6a에서처럼 일직선의 막대형상을 하면서 각각의 리드핀의 길이가 동일하게 구성되는 것이 바람직하지만, 상기 리드핀(142d)의 자유단은 그와 접촉하는 발광소자장착회로판(15)등의 회로소자와의 결합상황에 따라 미리 여러 형상을 취할 수 있다. 예컨대, 도 4a 및 4b에서의 한쌍의 리드핀 자유단은 양자 그 길이가 상이하며 단부에서 소정의 각도, 예컨대 90도 굴곡되어 발광다이오드와의 용이한 접촉이 가능한 형상을 취할 수도 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예를 도시하고 있는 도 7을 참조하는 경우, 상기 리드핀 지지수단인 돌기부(142a)의 적어도 일측면에는 코일지지돌기(142e)가 형성되어 있어, 상기 리드핀에 감기는 코일을 상기 코일 보빈으로부터 가이드하며, 각각의 코일의 단부는 상기 코일지지돌기(142e)를 일회 이상 권회하거나 또는 권회하지 않고 경유하여 그 안정적인 위치를 확보한 후 각각 리드핀으로 안내된다. 여기서, 도면에 도시된 바와 같이 전기자코일(144)은 상기 코일지지돌기(142e)을 경유한 후, 그 양단부가 교차하여 리드핀(142d)으로 안내되는 것이 바람직하다. 그러나 상기 전기자코일(144)의 양단부를 리드핀(142d)으로 안내하기 전에 교차시키지 않을 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기한 코일(144)과 상기 리드핀(142d)과의 결선은 납땜에 의하여 이루어는 것이 일반적인바, 납땜에 의하는 경우 자동화되지 아니한 공정에 있어서는 그 리드핀과 코일의 납땜이 각기 사람의 수작업을 통하여 행해져야 하는바, 이는 작업공정에 있어서 능률이 떨어지며 작업 속도가 느려 생산성이 저하되며, 또한 그 납땜 부위의 결합력에 있어서 신뢰성이 저하될 수 있는 문제점이 있었는바, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 코일(144)이 임시적으로 상기 리드핀(142d)에 권취되어 임시적으로 고정되어 있는 상태에서 상기 코일보빈(142)의 리드핀(142d)을 용융된 납에 침수시킨 후 이를 냉각시켜서 코일과 리드핀의 결합을 용이하게 이루게 한다. 이에 따라 납땜 공정이 매우 간단해지며, 또한 납땜 부위의 결합 안정성과 통전성을 월등히 증가시킬 수 있다. 또한 이 방식에 의하는 경우 복잡하지 않은 기계 장치 설비의 도입으로 작업 공정을 자동화시키는 것이 용이하게 이룩될 수 있다.

그러나, 이 역시 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 상기 코일(144)과 리드핀의 결합은 도전성을 유지하는 일반적인 다른 방법의 사용을 배제하는 것은 아니다. 즉, 상기 코일(144)를 상기 리드핀(142d)에 와인딩하여 임시적으로 고정하는 것뿐만 아니라, 코일의 단부에 접착제를 사용하여 상기 리드핀에 일시적인 가접을 시킨후, 이를 후공정에서 납땜하거나 용융된 납에 침수시켜 도전성 결합을 이룩하는 것도 가능하다.

도 8a 내지 도 9b에는 전기자코일조립체를 구성하는 전기자철심을 도시하고 있는 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 적용되는 전기자철심의 구조는상기 보빈을 양측에서 감싸서 덮는 구조, 즉 2개의 반덮개부로 구성되어 있다.

각 덮개부(148)는 그 덮개면(149)에 대해서 직각으로 돌출 형성된 전기자철심들(143)을 구비하며 상기 전기자철심들은 일정한 간격으로 이격되게 형성되며 타측 덮개부에 형성된 전기자철심들과 서로 어긋나게 형성되어 있다. 각 전기자철심들(143)은 영구자석의 원주상으로 교번 배치된 자극들(도 10a)에 대향배치되어 영구자석으로부터의 자속에 의해 자화되어 전기자철심이 연결된 덮개부가 회전시 순간적으로 어떤 한 극성으로 자화되도록 하며, 이때 전기자코일조립체가 회전함에 따라서 덮개부의 자화 극성은 주기적으로 변하게 된다. 양 덮개부에 상이한 극성을 띠게 되고 주기적으로 코일의 권선방향에 자속이 직교하도록 교번되므로 전기자코일에는 전자기유도작용에 의한 전류가 유도된다. 이러한 전기자코일조립체의 구조를 통하여 전기자코일의 권선의 방향과 영구자석의 배열방향이 동일한 방향이라 하더라도 전기자코일조립체와 영구자석사이에는 코일의 권선방향에 직교하는 자속이 형성될 수 있어 전자기유도에 의한 전류가 발생되어 본 발명은 원활한 전자기유도를 수행한다.

상기 영구자석조립체는, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 탄력성이 양호한 재질로 이루어진 완충날개들(132)을 원주상에 구비한 완충기(130)와, 상기 완충기(130)의 주위를 둘러싸게 끼워지며, 원주상으로 상이한 자극이 교번 배치된 구조를 갖는 영구자석(128)을 포함하며, 상기 완충기(130)는 상기 영구자석이 상기 완충기상에서 이탈되지 않도록 이탈방지턱(133)이 형성되어 있다. 이 경우, 도면에 도시한 바와 같이 완충날개들과 영구자석의 사이에 외부충격으로부터 완충작용을 확실하게 하기 위한 완충공간(131)를 두어 완충작용을 하도록 한다. 이로써, 상기 완충날개들(132)에 의해 상기 영구자석(128)에 가해지는 충격이 흡수되어 영구자석의 손상을 방지할 수 있으므로, 충격에 약한 영구자석의 내구성을 향상시켰다.

도 11a와 도 11b는 발광소자장착회로판을 도시하고 있는 것으로서, 발광위상조정은 예를 들면 휠의 회전시에도 발광소자들의 불빛이 서로 겹쳐지지 않고 분리되어 발광되도록 한다.

도 11b에 도시한 바와 같이, 발광소자장착회로판(15)은 원형의 얇은 도체판으로 구성되어 원주상에 일정한 간격 및 각도로 이격하여 발광소자, 본 실시예에서는 발광다이오드(LED)칩(18) 및 전기소자가 표면실장되어 있으나, 벌브타입의 발광체를 실장할 수도 있다. 그러나, 도 11a에 도시한 바와 같이 거치판이 외부에 드러나는 것을 최소화하기 위하여 4분원형의 얇은 도체거치판을 사람의 발을 기준으로 하여 허브의 내측에 설치되도록 할 수도 있다.이 경우, 상기 전기자코일조립체에서의 리드핀의 일단부는 상기 발광소자장착회로판의 각각의 단자와 결합되게 된다.

본 발명에서는 발광소자들을 별도로 부착하거나 전기자코일의 리드선을 일일이 발광소자에 결선하는 등의 작업을 하지 않고 발광소자장착회로판을 압출제작한 후 바로 자동화작업에 의하여 표면실장하고, 거치판이 도체판의 역할을 하기때문에 조립 후 리드핀을 하나의 발광소자에만 결선함으로써 제조공정을 간단하게 할 수 있다. 이러한 발광소자장착회로판은 발광소자의 결선자동화를 가능하게 하고 조립을 용이하게 하여 롤러스케이트용 발광 휠의 양산성을 제고하고 제조원가의 절감을 가져오게 한다.

이하 본 발명에 의한 롤러스케이트용 발광 휠의 제조방법에 대하여 상술한다.먼저 휠액슬조립체에 포함되는 부품들, 즉 독특한 구조의 베어링스페이서, 영구자석조립체, 전기자코일조립체, 베어링, 부싱을 별도로 제작하고, 그외에 휠허브조립체와 발광소자장착회로판을 별도로 제작한다. 이렇게 준비된 각 부품들을 가지고서 롤러스케이트 휠을 제작하기 때문에 제조가 용이하고 공정이 단순하게 된다. 이를 각 단계별로 이하 구체적으로 설명하기로 한다.

우선, 별도로 제작된 영구자석(128)과 완충기(130)를 준비하여 영구자석의 충격을 방지하는 완충날개(132)들을 구비한 완충기(130)상에 영구자석을 간단히 끼워넣는 것만으로 영구자석조립체가 형성된다.

또한, 상기 영구자석조립체의 형성단계에서처럼 별도로 제작된 전기자코일 보빈(142)과 전기자철심(143)들을 준비하여, 전기자코일(144)이 권회된 보빈을 양측에서 감싸는 덮개부들로부터 전기자철심이 서로 어긋나게 돌출되고 전기자코일이 외부로 안내될수있는 리드핀(142d)을 갖는 전기자코일조립체를 형성한다.

여기서, 상기 전기자코일조립체(140)는 다음과 같은 과정을 거쳐 만들어진다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c를 참조하면, 지지수단의 돌기부(142a)중 적어도 일측에 형성된 홈을 따라 전기자코일을 상기 리드핀지지수단중 리드핀(142d)이 고정된 일측면으로 안내한다. 이 경우 상기 코일(144)을 홈(142b)으로 가이드하기 전에 리드핀 지지수단의 일측면에서, 바람직하게는 돌기부중(142a) 전기자코일이 권회되어있는 방향의 일측면상에서 한 쌍의 코일을 교차시킨 후(도 6c 참조), 각각의 코일의 단부를 상기 리드핀 지지수단을 권회시킨 후 이를 각각의 홈(142b)으로 안내한다.

또한 본 발명의 발광 휠 제조방법에 관한 또 다른 일 실시예에 의하는 경우, 전기자 코일을 리드핀 지지수단의 돌기부중 적어도 일측면에 형성된 코일지지돌기(도 7의 142e)에 지지시켜 상기 리드핀 지지수단중 리드핀이 고정된 일측면으로 안내하는 것도 가능하다.

그 후 상기 리드핀 지지수단의 돌기부에 형성된 적어도 한 쌍의 리드핀(142d)에 상기 전기자코일을 각각 권취하고 이를 절단하여 임시고정시킨다. 그런 다음 상기 리드핀을 용해된 납에 침수시켜 리드핀에 용융된 납을 충분히 도포한 후, 이를 상온에서 냉각시킴으로써 상기 전기자코일의 단부와 리드핀이 통전되도록 결합한다.

그러나 본 발명의 진정한 기술적 사상에 따른 전기자코일조립체를 형성하는 제조방법은 상기한 실시예들에 한정되지 아니하고, 코일을 임시적으로 리드핀에 고정시킬 수 있는 모든 수단을 포함하는 것이며, 또한 상기 코일이 임시적으로 고정된 리드핀의 일단부를 납땜의 방법들에 의하여 상기 코일과 용이하게 통전 결합시키는 것을 통하여 전기자코일 조립체을 보다 효율적으로 제조하며, 더 나아가서는 상기 전기자코일조립체와 일체적으로 사출되는 휠허브의 성형과정을 용이하게 하여, 결과적으로 휠 전체의 제조공정에 있어서, 신속함을 도모하며, 리드핀과 코일과의 결선을 안정적으로 확보할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 해석되어야한다.

한편, 상기 전기자코일조립체를 제작한 후에는, 전기자코일조립체를 허브사출성형시 함께 삽입 사출함으로써 전기자코일조립체가 일체화된 허브를 제작한다.

상기 휠허브의 외부프레임에 발광소자들이 거치된 얇은 도체판을 거치시킨다.

상기 전기자코일조립체로부터의 리드핀을 상기 발광소자들중의 어느 하나에 결선한다.

상기 휠허브의 외부프레임에 고착되도록 하기 위한 우레탄타이어용 거푸집을 형성한다.

상기 거푸집에 상기 휠허브를 삽입하고 투명한 액상 폴리우레탄수지를 주입후 경화시켜 휠을 형성한다.

상기 폴리우레탄수지가 경화되면 상기 거푸집을 제거한다.

상기 전기자코일조립체가 몰딩된 휠허브의 일측을 통하여 베어링스페이서, 영구자석조립체, 베어링 및 부싱을 차례로 끼워 넣는다.

상기 휠에 이미 전기자코일조립체가 몰딩된 허브상의 타측을 통하여 베어링 및 부싱을 차례로 끼워 넣어 조립하면, 원하는 롤러스케이트의 발광 휠을 얻을 수 있다. 이 경우, 통상 휠액슬은 콜러스케이트 제조업체의 사양에 맞추어 공급되기 때문에 휠액슬이 없이 공급될 수 있다. 그러나, 만일 휠과 함께 휠액슬을 제공하는 경우에는 상기 액슬의 양단에 볼트를 체결하여 휠을 완성한다. 만일 액슬의 일단에 볼트헤드부가 생성되어 액슬이 빠져나가지 않도록 할 수 있는 경우에 액슬의일측 내부에만 나사를 내어 볼트를 체결하여 고정할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 개량된 발전기, 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광 휠의 제조방법에 의한 경우, 상기 발전기 내부에 설치되는 전기자코일조립체내의 코일보빈의 구조를 개선함으로서, 전기자코일조립체에서 나온 코일을 능률적으로 회로기판에 결선할 수 있는 전기자 코일 조립체를 구비한 개량된 발전기, 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광휠의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 전기자코일조립체로부터 나온 코일을 용이하면서도 신속하게 리드핀에 임시적으로 고정시키고, 상기 전기자코일조립체를 휠허브와 일체적으로 사출성형시켜 그 작업공정을 간소화함과 동시에 안정적인 전기적 접속을 구현할 수 있는 개량된 발전기, 그를 구비한 발광 휠 및 그 발광 휠의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

1. 휠액슬;과, 상기 휠액슬을 둘러싸며 이에 지지되는 영구자석 조립체;와, 상기 영구자석조립체상에 교번배치된 자극으로부터 교번자화되는 전기자철심에 의해 전기자코일에 전자기유도작용을 하도록 상기 영구자석조립체를 비접촉상태로 수직으로 포위하여 회전하는 링형 전기자 코일 조립체; 및 상기 전기자 코일 조립체를 감싸 지지하며 상기 액슬에 회전가능하게 지지되는 허브 조립체;를 구비하여 된 휠 발전기에 있어서,

   상기 전기자코일조립체는 상기 전기자코일과 통전되도록 결선되는 한 쌍의 도전성 리드핀, 및

   상기 리드핀을 상기 전기자코일조립체에 고정시키는 리드핀 지지수단;을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 휠발전기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리드핀 지지수단은 상기 전기자 코일 조립체내의 전기자 코일이 감기는 코일보빈의 외주면에 형성되는 돌기부로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 발전기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 돌기부의 외면에는 상기 코일 보빈으로부터 리드핀으로 안내되는 코일을 가이드하는 안내수단이 더 형성된 것을 특징으로 하는 휠 발전기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 안내수단은 상기 돌기부의 적어도 일면에 형성된 홈 또는 코일지지돌기인 것을 특징으로 하는 휠 발전기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 홈은 상기 돌기부를 기준으로 전기자 코일이 감겨져 있는 방향의 반대면에 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 발전기.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 리드핀에 결합되는 코일의 단부는 상기 리드핀의 단부에 감겨 납땜되는 와인딩부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 휠 발전기.
7. 휠액슬과, 상기 휠액슬을 둘러싸며 이에 지지되는 영구자석 조립체와; 상기 영구자석조립체상에 교번배치된 자극으로부터 교번자화되는 전기자철심에 의해 전기자코일에 전자기유도작용을 하도록 상기 영구자석조립체를 비접촉상태로 수직으로 포위하여 회전하는 링형 전기자 코일 조립체; 상기 전기자 코일 조립체를 감싸 지지하며 상기 액슬에 회전가능하게 지지되는 허브 조립체; 및 상기 전기자코일조립체에서 발생된 전기를 받아 발광하는 발광소자;를 구비하여 된 발광 휠에 있어서,

   상기 전기자코일조립체는 상기 전기자코일과 통전되도록 결선되는 한 쌍의 도전성 리드핀, 및

   상기 리드핀을 상기 전기자코일조립체에 고정시키는 리드핀 지지수단;을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 휠.
8. 제7항에 있어서,

   상기 리드핀 지지수단은 상기 전기자 코일 조립체내의 전기자 코일이 감기는 코일보빈의 외주면에 형성되는 돌기부로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 휠.
9. 제8항에 있어서,

   상기 돌기부의 외면에는 상기 코일 보빈으로부터 리드핀으로 안내되는 코일을 가이드하는 안내수단이 더 형성된 것을 특징으로 하는 발광 휠.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 안내수단은 상기 돌기부의 적어도 일측면에 형성된 홈 또는 코일지지돌기인 것을 특징으로 하는 발광 휠.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 홈은 상기 돌기부를 기준으로 전기자 코일이 감겨져 있는 방향의 반대면에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 휠.
12. 제7항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 리드핀에 결합되는 코일의 단부는 상기 리드핀의 단부에 감겨 납땜되는 와인딩부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 발광 휠.
13. 영구자석의 충격을 방지하는 완충기상에 영구자석을 포위조립하여 영구자석조립체를 형성하는 단계; 전기자코일이 설치된 코일보빈을 포위하는 적어도 하나의 덮개부를 결합시켜 전기자코일조립체를 형성하는 단계; 상기 전기자코일조립체를 휠허브사출시 삽입하여 전기자코일조립체가 몰딩된 허브사출성형단계; 상기 휠허브에 발광소자들이 거치되었거나 거치될 얇은 도체판을 거치시키는 단계; 상기 전기자코일조립체의 리드를 상기 발광소자에 결합하는 단계; 상기 휠허브의 외부프레임에 고착되도록 하기 위하여 사출제작된 우레탄용 거푸집에 상기 휠허브를 삽입하고 투명한 액상 폴리우레탄수지를 주입하여 휠을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄수지가 고화되면 상기 거푸집을 분리하는 단계; 상기 휠에 상기 영구자석조립체를 조립하는 단계; 및 상기 휠허브에 베어링 및 부싱을 끼워 조립하는 단계;로서 이루어지는 발광 휠의 제조방법에 있어서,

    상기 전기자코일조립체를 형성하는 단계는, 상기 코일 보빈상에 설치된 리드핀 지지수단중 적어도 일측에 형성된 안내수단을 따라 전기자코일을 상기 리드핀 지지수단중 리드핀이 고정된 일측면으로 가이드하는 단계, 상기 리드핀 지지수단에 형성된 적어도 한 쌍의 리드핀에 상기 전기자코일을 각각 권취하고 이를 절단하여 임시 고정하는 단계 및 상기 리드핀을 용해된 납에 침수시켜 상기 전기자코일의 단부와 리드핀이 통전되도록 결합시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광휠의 제조방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 전기자코일을 리드핀이 고정된 일측면으로 가이드하는 단계는,

    상기 코일 보빈상에서 전기자 코일을 최종 권취한 후 전기자코일의 양단부를 교차시키는 단계, 각각의 전기자코일이 상기 리드핀 지지수단을 권회하여 리드핀 지지수단의 일측면에 형성된 안내수단을 통하여 가이드되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광휠의 제조방법.
15. 제 13 또는 제 14항에 있어서,

    상기 안내수단은 리드핀 지지수단의 적어도 일측면에 형성된 홈 또는 코일지지돌기인 것을 특징으로 하는 발광휠의 제조방법.