KR100438498B1 - 이륜 차량용 자가발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자전거(200), 전기 오토바이(300)등의 동력인 전기를 발생시키는 이륜 차량용 자가 발전기에 관한 것으로, 고정 영구 자석(1a)과 코일 보빈부(1b)로 구성되고 코일 보빈부(1b)에 코일(35)이 권취된 고정자(1A,1B)와 영구 자석이 원형으로 장착된 회전 케이스(3, 5)의 상호 작용에 의해 유도 전류를 발생시켜 이륜 차량에 동력을 공급하는 것을 특징으로 하는 이륜 차량용 자가 발전기에 관한 것이다.

Description

이륜 차량용 자가 발전기{A private electric generator for a motorbike}

본 발명은 전기 오토바이, 전기 자전거 등 이륜 차량에 동력을 공급하기 위한 이륜 차량용 자가 발전기에 관한 것으로서 주행할 때의 운동 에너지를 전기 에너지로 저장해서 동력으로 사용하는 것이다.

요즘 환경 오염 대책의 일환으로 전기 오토바이, 전기 자전거가 보급되고 있는데, 상기와 같은 전기식 이륜차의 경우 종전의 휘발유와 같은 화석 연료를 사용하지 않아도 된다는 데서 상당히 고무적이라 할 수 있겠지만, 동력원인 전기를 생산하기 위해서는 화력 발전소에서 화석 연료를 연소시켜야 하기 때문에,

결국 종전의 휘발유 차량과 별 차이 없이 환경 오염의 원인이 되는 것이다.

화력 발전이 대부분인 우리 나라에서는 환경 오염 대책에 도움이 될 수 없을 뿐만 아니라, 또한 상기 이륜 차량의 경우, 충전하는데 많은 시간이 소요되고, 전력 사용에 대한 사용료도 경제적인 부담이 된다.

또한, 일반 고층 아파트의 경우 각 가정에서 케이블을 사용하여 충전하기 곤란하므로 충전을 위한 시설이 별도로 요구됨에 따라, 일반 가정이나 사업체에서 충전하기가 곤란하다는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 달성하기 위한 본 발명의 목적은 이륜 차량의 축에 본 발명의 자가 발전기를 장착시켜서, 유도 전류를 발생시켜 이륜 차량에 동력을 공급함으로써 주행만으로도 충전기에 전력이 충전되어 별도의 충전이 필요 없을 뿐만 아니라, 환경 오염 방지에 가장 적합한 이륜 차량용 자가 발전기를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명이 전기 자전거에 적용된 사용상태도.

도2는 본 발명이 전기 오토바이에 적용된 사용상태도.

도3은 본 발명에 장착되는 고정자를 표현한 사시도.

도4는 본 발명의 분해도.

도5는 본 발명의 일부 분해도.

도6은 본 발명의 단면도.

도7은 본 발명의 작동과정을 나타내는 블럭도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1A, 1B. : 고정자 1a : 고정 영구 자석

1b : 코일 보빈부 3 : 회전 케이스 A

5 : 회전 케이스 B 7 : 회전 영구 자석 B

9 : 회전 영구 자석 A 11 : 회전 영구 자석 C

211 : 고정 플레이트 217 : 키

본 발명에 따르면, 이륜 차량의 바퀴(203,205)에 고정 플레이트(211)가 장착되고 여기에 여러개의 영구 자석이 원형으로 배열된 회전 영구 자석A(9)가 장착된 회전 케이스A(3)가 고정되며, 이 안에 코일(35)이 코일 보빈부(1b)에 감긴 고정자(1A)와 다수의 영구 자석이 원형으로 구성된 회전 영구 자석C(11) 그리고 상기 고정자(1A)와 같은 또 하나의 고정자(1B)가 축(215)에 끼워져서 들어가고, 다수의 영구 자석으로 형성된 회전 영구 자석B(7)가 부착된 회전 케이스B(5)에 의해 커버되어서 바퀴(203,205)가 회전하면, 회전 케이스A(3)와 회전 케이스B(5) 그리고 회전 영구 자석C(11)가 같이 회전하고 속에 있는 고정자(1A,1B)는 축(215)에 고정되어 있어 유도 전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 하기에서 상세하게 살펴 본다.

먼저, 도 1과 도 2는 각각 전기 자전거(200), 전기 오토바이(300)에 사용된 실례를 나타낸 것으로서, 앞 바퀴(203,205)의 좌측부에 본 발명인 자가 발전기(100)가 장착되어 있으나, 필요에 따라 전륜 우측부나 후륜의 좌,우측부 또는 바퀴(203,205) 중간에 설치해도 무방하며, 전기 자전거(200)의 앞바퀴(203) 중간에 장착할 경우 회전 케이스A(도 4에 3으로 표시)와 회전 케이스B(도 4에 5로 표시)를 전기 자전거(200)의 살대(204)에 고정시키고, 고정자(도 4에 1A,1B로 표시)는 바퀴(203)를 관통하는 축(도 4에 215로 표시)에 고정시켜서 전원을 공급한다.

보다 많은 전력을 필요로 할 때는 여러개의 본 발명 자가 발전기(100)를전,후륜의 좌ㆍ우측부 내지 바퀴(203,205) 중간에 장착함으로써 필요한 전력을 얻기 위해 그 수를 조정할 수 있는 것이다.

도 3은 고정자(1A, 1B)의 사시도로서 외주에 고정 영구자석(1a)과 코일 보빈부(1b)가 형성되어 있고, 중앙에는 축(도 4에 215로 표시)에 삽입하기 위한 보스(1c)가 형성되어 있다. 이 보스(1c)에는 고정자(1A, 1B)를 축(도 4의 215로 표시)에 고정하기 위한 키홈(1d)이 성형되어 있고, 그 하단에 멈춤나사(도 4의 21로 표시)로 고정하기 위한 탭구멍(1e)이 2개 가공되어 있으며, 상기 고정자(1A,1B)의 보빈부(1b)에 하나의 코일(도 4의 35로 표시)이 모두 연결되게 감겨서 이륜 차량용 자가 발전기에 사용되는 것이다.

도 4, 도 5, 도 6은 본 발명 자가발전기(100)의 조립과 단면을 나타낸 것으로서 먼저 도 4와 도 5를 통해 보다 상세한 구성과 조립 순서를 살펴보면, 바퀴(205)에 고정 플레이트(211)가 장착되어 있고, 여기에 회전 케이스A(3)가 고정되기 위한 탭구멍(221)이 형성되어 있다. 그리고 그 중앙부에 축(215)이 관통되는데 일반적으로 이 축(215)은 고정되어 있으며, 상기 축(215)에는 키(217)가 삽입되어 있다.

상기 축(215)을 지나서 회전 케이스A(3)가 둥근머리 나사(31)에 의해 고정 플레이트(211)에 고정되고, 상기 회전 케이스A(3) 안에는 여러개의 영구 자석이 원형으로 형성된 회전 영구 자석A(9)가 부착되어 있고, 외주 일부면에는 수나사부(3a)가 가공되어 있다.

이 회전 케이스A(3) 속으로 코일(35)이 감긴 고정자(1A)가 축(215)을 통해들어 가는데, 이때 상기 고정자(1A)를 회전 케이스A(3)의 회전 영구 자석A(9)와 접촉되지 않도록 위치시킨 후, 멈춤 나사(21)가 고정자(1A)의 보스(1c)에 가공되어 있는 탭구멍(1e)으로 체결되고, 키홈(1d)이 축(215)에 삽입된 키(217)에 결합되어 더욱 견고히 고정된다.

그 다음 여러개의 영구자석으로 형성된 회전 영구 자석C(11)가 회전 케이스A(3)의 단턱(12)이 형성된 부분에 삽입되고 둥근 머리 볼트(41)가 회전 영구 자석C(11)의 구멍(14)을 통해 상기 회전케이스A(3)의 탭구멍(10)에 체결되어 회전 영구 자석C(11)가 회전 케이스A(3)에 고정된다. 따라서 회전 케이스A(3)가 회전할 때 회전 영구 자석C(11)도 함께 회전하게 되는 것이다.

그 다음 상기한 고정자(1A)와 같은 구성으로 이루어진 또 다른 고정자(1B)가 회전 영구 자석C(11)에 접촉되지 않게 보스(1c)의 키홈(1d)이 축(215)에 삽입된 키(217)에 끼워지게 조립된 후 멈춤 나사(21)로 체결되고, 회전 영구 자석B(7)가 안쪽에 부착된 회전 케이스B(5)를 그 안쪽에 형성된 암나사부(도5의 5a로 표시)를 통해 회전 케이스A(3)의 수나사부(3a)에 체결시킨다.

이와 같은 구성으로 이루어진 이륜 차량용 자가 발전기의 작동 과정을 도 6을 통해 살펴보면, 먼저 이륜 차량이 주행하게 되면 바퀴(203,205)가 회전하게 되면서 고정 플레이트(221)에 장착된 회전 케이스A(3)와 회전 케이스B(5), 그리고 중간에 첨입된 회전 영구 자석C(11)가 회전하게 되는데 이와는 달리 두개의 고정자(1A, 1B)들은 축(215)의 키(217)와 멈춤 나사(21)에 의해 회전되지 않는 축(215)에 고정된다.

도 7은 본 발명의 전류 흐름을 나타내는 블럭도로서, 본 발명의 자가 발전기(100) 내부에 유도 전류가 형성되고, 이 전류를 AVR(automatic voltage regulator: 자동 전압 조정기, 도시하지 않음)을 통해 일정 전압으로 제어한 후, 충전기(도시하지 않음)에 충전시켜 이륜 차량의 전동기(도시하지 않음)를 구동시킨다. 상기 AVR은 이륜차량의 바퀴(203,205) 회전수의 많고 적음에 따른 전류편차를 줄여서 항상 일정전압으로 유지해, 전력의 소모량이 과다하거나 부족하지 않게 해주는 역할을 하게 된다.

한편, 상기와 같이 충전된 전기는 동력 뿐만 아니라, 이륜 차량의 헤드 라이트나 라디오, 선풍기등의 전원 공급용으로도 사용될 수 있다. 다시, 회로의 구조를 볼 것 같으면 이륜 차량용 자가 발전기에서 코일선을 빼내어 AVR(도시하지 않음)로 연결시키고, AVR(도시하지 않음)은 충전기(도시하지 않음)에 전선으로 연결시키며, 여기에 이륜 차량의 전동기(도시하지 않음)를 다시 전선으로 연결시키게 된다.

또한, 보다 많은 전력이 필요할 때는 먼저 고정자(1A, 1B)와 그리고 회전 영구 자석A(9), 회전 영구 자석B(7), 회전 영구 자석C(11)에 첨입된 각각의 영구 자석 및 코일 보빈부(1b)의 수량을 늘여서 제작한 후, 상기 코일 보빈부(1b)에 보다 많은 코일을 권선하며 고정자(1A,1B)와 회전 영구 자석C(11)의 수량을 늘여서 축(215)에 삽입하고, 각 영구 자석을 더 강도 있게 착자하면 된다. 여기서 전력의 강도를 더 높이고 싶으면 상기한 바와 같이 제작된 발전기를 이륜 차량의 전, 후륜에 더 장착할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의해 전기를 동력원으로 사용하는 이륜 차량의 바퀴에 본 발명을 장착하게 될 경우, 주행 중 발생되는 운동 에너지를 다시 전력 에너지로 변환시켜 충전기에 충전하여, 동력으로 재사용할 수 있게 함으로써, 동력 유지비와 충전 소요 시간이 절약되며 따로 충전을 위한 케이블 또는 충전 시설이 필요 없을 뿐만 아니라, 대기 오염 방지에 필수적인 이륜 차량용 자가 발전기를 제공할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 동력을 일으키는 이륜 차량용 자가발전기에 있어서,

   전기를 동력으로 사용하는 이륜 차량의 바퀴(203,205)에 자성이 다른 영구 자석을 교호로 배치하여 원형으로 구성된 회전 영구 자석A(9)가 장착된 회전 케이스A(3)와,

   상기 회전 케이스A(3)내에 고정 영구 자석(1a)과 코일(35)이 감긴 코일 보빈부(1b) 및 보스(1c)로 구성되어 회전 영구 자석A(9)에 접촉되지 않도록 축(215)에 고정된 고정자(1A)와,

   자성이 다른 수 개의 영구 자석을 교호로 배치하여 원형으로 구성되어 회전 케이스A(3)에 결합되는 회전 영구 자석C(11)와,

   상기 고정자(1A)와 같은 구성으로 이루어지되 회전 영구 자석C(11)와 일정 거리를 두고 축(215)에 고정되는 또 다른 고정자(1B)와,

   회전 영구 자석B(7)가 부착된 회전 케이스B(5)로 구성되고,

   상기 회전 케이스A(3)의 수나사부(3a)에 회전 케이스B(5)가 그 암나사부(5a)에 의해 결합됨으로써 회전 케이스A(3), 회전 영구 자석C(11), 회전 케이스B(5)가 회전할 때 고정자(1A,1B)는 고정됨으로써 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 이륜 차량용 자가 발전기.
2. 제 1항에 있어서 상기 회전 케이스A(3)는 회전 영구 자석C(11)를 결합시키는단턱(12)과 둥근 머리 볼트(41)가 체결되는 탭구멍(10)이 형성된 것을 특징으로 하는 이륜 차량용 자가 발전기.
3. 제 1항에 있어서 상기 고정자(1A,1B)의 보스(1C)는 축(215)의 키(217)에 결합되는 키홈(1d)이 형성된 것을 특징으로 하는 이륜 차량용 자가 발전기.
4. 제 1항에 있어서 상기 이륜 차량용 자가 발전기는 상기 자가 발전기(100)에서 발생되는 전류를 일정한 전압으로 유지시켜주는 AVR(automatic voltage regulator: 자동 전압 조정기, 도시하지 않음)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이륜 차량용 자가 발전기.