KR100683271B1

KR100683271B1 - 태양열 전기 자동차 완구

Info

Publication number: KR100683271B1
Application number: KR1020040108387A
Authority: KR
Inventors: 김경민
Original assignee: 김경민
Priority date: 2004-12-18
Filing date: 2004-12-18
Publication date: 2007-02-20
Also published as: KR20060069718A

Abstract

본 발명에 따르면 태양열 전기자동차 완구는 적어도 일측면에 화이버 글라스섬유를 부착하여 제작된 프레임과, 상기 프레임의 전, 후측에 각각 설치되는 보스부와, 상기 보스부들에 각각 회전 가능하게 설치된 전 후륜축에 각각 지지된 전륜 및 후륜들과, 상기 프레임에 힌지수단에 의해 회전 가능하게 설치되는 태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀을 구비한 태양전지 유니트와, 상기 태양전지 유니트로부터 발생된 전기적 에너지를 회전에너지로 변환시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 상기 전류 또는 후륜에 전달하는 동력 전달수단를 구비한다.

전기자동차, 발전기, 배터리 충전

Description

태양열 전기 자동차 완구{solar car toy}

도 1은 본 발명에 따른 태양열 전기 자동차 완구를 나타내 보인 분리 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 프레임을 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.

도 3은 도 1에 도시된 힌지수단을 발췌하여 도시한 사시도,

도 4는 힌지수단의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 태양열 전기 자동차 완구

20; 프레임

50; 태양 전지 유니트

60;모터

70; 동력 전달수단

80; 보조 충전수단

발명은 자동차 완구에 관한 것으로, 더 상세하게는 태양전지에 의해 발생된 전기적 에너지를 이용하여 구동되는 태양열 전기 자동차 완구에 관한 것이다.

지구 온실화 현상에 따른 환경문제가 세계적인 관심사로 대두됨에 따라 각국의 자동차 업체와 자동차 관련기관에서는 공해발생의 주범으로 지목 받고 있는 가솔린 자동차를 대신 할 수 있는 무공해 자동차 즉, 전기 자동차, 수소자동차, 태양전지를 이용한 자동차 등의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이러한 추세와 더블어 무공해 자동차의 주 동력원인 배터리, 수소의 지연폭발, 태양전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 원유의 생산이 전혀 이루어지지 않은 우리나라에서는 이에 대한 많은 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

이러한 점들을 감안하여 차 세대를 이끌어 나갈 어린이와 청소년들에게 미래 에너지에 대한 관심과 인식을 고취시키는 것이 바람직하다.

이를 위하여 어린이들과 청소년들에게 미래 과학자로서의 꿈을 심어주고, 정서함양에 도움을 줄 수 있는 많은 연구가 진행되고 있다.

특히 많은 완구중 자동차, 로봇 등의 분야에서는 어린이나 청소년들에게 관심과 흥미를 유발시킬 수 있는 많은 완구들이 개발되었는데, 이러한 완구들의 대부분은 배터리를 이용하여 모터를 구동하는 배터리 구동방식을 벗어나지 못하고 있다.

일예로 대한민국 실용신안 등록출원 제 0238533호에는 자동차 완구의 배터리 장착구조가 개선된 자동차 완구가 개시되어 있으며, 실용신안 등록 제 033222호에는 로봇 형상의 완구용 자동차가 개시되어 있다.

상기와 같이 개시된 완구 자동차들은 구동방식을 통상적인 배터리를 이용하 고 있으므로 어린이나 청소년들로 하여금 새로운 에너지에 대한 인식을 고취시키기 어렵다. 그리고 완구용 자동차는 그 구조가 상대적으로 보편화된 기술적 구성을 가지고 있으므로 사용하는 연령이 매우 한정적일 수 밖에 없으며, 배터리가 2차 전지라 하더라도 배터리의 방전이 완료되는 시점에서 충전하여 사용하여야 하는 불편함이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 어린이나 청소년들로 하여금 미래의 에너지인 태양에너지에 대한 인식을 고취시킬 수 있는 태양열 전기 자동차 완구를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 태양 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 과정을 학습시킬 수 있으며, 사용 연령층을 확대시킬 수 있는 태양열 전기 자동차 완구를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 작은 태양전지로부터 발전된 전기적 에너지를 이용하여 완구를 구동시켜야 하므로 어린이나 청소년들로 하여금 공기 역학적 항력, 무게, 회전력 저항 등 자동차의 디자인 설계에 따른 인식을 고취시킬 수 있는 태양열 전기 자동차 완구를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양열 전기 자동차 완구는,

양측면에 화이버 글라스섬유를 부착하여 제작된 프레임과,

상기 프레임의 전후면에 설치는 보스부들과,

상기 각 보스부에 각각 회전가능하게 설치된 전 후륜축에 각각 설치된 전륜 및 후륜들과,

상기 프레임에 힌지수단에 의해 회전 가능하게 설치되는 태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀을 구비한 태양전지 유니트와,

상기 태양전지 유니트로부터 발생된 전기적 에너지를 회전에너지로 변환시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 전륜 또는 후륜에 전달하는 동력 전달수단를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 태양전지 유니트와, 상기 모터의 사이에 전지로부터 발생된 전기적 에너지를 일시적으로 저장하는 보조 충전수단을 더 구비하며,

상기 프레임에는 주행중 장애물에 충돌시 방향을 전환시키는 방향전환롤러와, 발광램프가 더 구비한다. 한편, 상기 프레임은 경량 플라스틱이나 목재로 이루어질 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 태양열 전기 자동차 완구는 태양에너지를 전기적 에너지로 변환시키고 이를 자동차의 동력원으로 이용할 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

도 1에는 본 발명에 다른 태양열 전기 자동차 완구(10)의 일 실시예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 상기 태양열 전기자동차의 완구(10)는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)의 전, 후단부에 설치되는 보스부(31)(32)들과, 상기 보스부(31)(32)들에 회전 가능하게 설치되는 전륜축(33) 및 후륜축(34)과, 상기 전륜축(33)과 후륜축(34)에 각각 설치된 전륜휠(35)들과 후륜휠(36)을 구비한다. 그리고 상기 프레임에 힌지수단(40)에 의해 회전 가능하게 설치되는 태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀(51)을 구비한 태양전지 유니트(50)와, 상기 태양전지 유니트(50)로부터 발생된 전기적 에너지를 이용하여 구동되는 모터(60)과, 상기 모터(60)의 회전력을 전륜휠(35) 및 후륜휠(36)에 전달하는 동력 전달수단(70)을 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 다른 태양열 전기 자동차 완구(10)를 구성요소별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 프레임(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 상대적으로 가벼운 목재 또는 합성수지재로 이루어진 판상의 부재를 유선형의 형상을 절단한 몸체(21)로 이루어지는데, 이 몸체(21)에는 프레임(20)의 경량화를 위하여 다수개의 관통공(22)이 형성될 수 있다. 또한 상기 몸체(21)의 하단부 측에는 길이 방향으로 구조적 강도를 향상시키기 위한 보조 리브(23)가 설치되며, 상기 몸체(21) 또는 보조리브(23)의 적어도 일측에는 화이버 글라스 섬유와 같은 보조시트(24)가 부착된다. 상기 보조 시트(24)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 구조적 강도를 향상시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 상기 프레임(20)의 재질과 형상은 자동차완구의 크기 규격, 주행시 공기의 저항 등에 따라 다양한 형태로 변형 가능하다.

상기 전후륜의 보스부(31)(32)들은 축을 지지할 수 있는 관상의 부재로 이루어져 있는데, 그 내부에는 전륜 및 후륜축과의 마찰력을 줄이기 위한 윤활재 또는 베어링이 설치될 수 있다. 상기 전후륜 보스부(31)(32)는 상기 전륜축(33) 및 후륜축(34)과의 마찰력을 최소로 출일 수 있는 구조로 제작함이 바람직하다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 전륜축을 지지하는 보스부(31)에는 후술하는 전륜휠과 후륜휠의 조향을 위하여 회동 가능하게 설치될 수 있다.

상기 보스부(31)(32)들에 지지된 전, 후륜축(33)(34)에 설치된 전륜휠(35) 및 후륜휠(36)은 경량화을 위하여 합성수지재로 이루어진 휠(35a)(36a)과 상기 휠(35a)(36a)의 외주면을 따라 설치되는 타이어(35b)(36b)로 이루어질 수 있다. 상기 휠(35a)(36b)은 디스크 타입으로 형성함이 바람직하며, 상기 타이어(35b)(36b)는 밴드 타입으로 제작함이 바람직하다.

상기 태양전지 유니트(50)는 소정의 곡율을 가지는 판부재(52)에 복수개의 태양 전지셀(51)들이 설치되어 이루어지며, 상기 판부재(52)는 힌지수단(40)에 의해 프레임(20)에 소정의 각도로 회동 가능하게 설치된다. 여기에서 상기 태양전지 유니트는 주행시 양력을 발생시킬 수 있도록 유선형의 형상으로 형성함이 바람직하다.

태양전지 셀은 태양열 복사에너지로부터 전기적 에너지를 발생 시키는 반도체광전지가 사용될 수 있다. 상기 태양전지 셀은 지지부재에 평면적인 어레이(array)로 배열하여 이들의 광집면을 넓은 단일 광집면으로 구성함이 바람직하며, 전지는 매우 적은 량의 전력(실리콘전지는 개방전압이 약 0.52볼트)을 발전하므로 필요한 전압과 전류를 얻기 위하여 직렬 또는 병렬의 매트릭스(matrix)로 연결함이 바람직하다.

상기 프레임(20)에 대하여 판부재(52)를 회동 및 위치를 고정하는 힌지수단(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 볼조인트로 이루어질 수 있다. 즉, 판부재(52)로부터 연장되는 연장부(41)의 단부에 구(42)가 형성되고, 프레임에는 상기 연장부(41)가 회동될 수 있도록 구(42)를 감싸는 하우징(43)으로 이루어질 수 있다. 상기 힌지수단은 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 프레임(20)에 대해 태양 전지에 대해 태양열 전지셀들을 지지하는 판부재를 소정의 각도로 회동시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예컨데, 도 4에 도시된 바와 같이 힌지 연결되 구조를 가질 수 있다.

상기 프레임(20)에 설치된 모터(60)는 상대적으로 감속비(10:1 이상의 감속비를 갖는 것을 사용함이 바람직 함)가 큰 기어도 모터가 이용된다. 본 실시예에 있어서는 모터(60)는 2V에서 구동되는 모터를 사용하였다.

한편, 상기 모터(60)의 회전력을 상기 전륜휠(35) 또는 후륜휠(36)의 적어도 일측에 전달하는 동력 전달수단(70)은 상기 후륜휠(36)의 회전축과 동축상으로 종동기어(71)가 설치되고, 상기 종동기어(71)와 치합되며 모터(60)의 회전축에 설치되는 구동기어(72)로 이루어질 수 있다. 상기 동력 전달수단은 상기 실시예에 이해 한정되지 않고, 모터의 회전력을 후륜측에 전달하기 위하여 티이밍 벨트 및 타이밍 기어, 베벨기어들을 이용하여 전달할 수 있다.

그리고 상기 모터(60)와 태양전지 유니트(50)의 사이에는 상기 각 태양전지 셀(51)로부터 발생된 전기적인 에너지를 일시적으로 저장하는 보조 충전수단(80)을 더 구비한다. 상기 보조 충전수단(80)은 콘덴서로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실 시예에서는 470㎌/16v 의 용량을 가지는 콘덴서를 사용하였다.

그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 태양전지 셀로부터 공급되는 전기적 에너지를 모터(60)로 공급 및 차단을 위한 스위치가 더 구비될 수 있으며, 상기 프레임(20)의 전후부에는 길이 방향으로 직각 방향으로 보조 바(91)(92)들이 설치되고, 이 보조 바(91)(92)에는 주행중 장애물에 충돌시 방향을 전환시키는 방향전환롤러(93)들이 설치된다. 그리고 상기 보조 바(91)에는 전방을 발광시킬 수 있는 전조등(94)이 설치될 수 있다. 상기 전조 등은 태양전지로부터 발전된 전기적 에너지에 의해 발광하는 발광램프를 사용함이 바람직하다. 한편, 상기 프레임에는 상기 태양광의 조도가 떨어지는 경우 일시적으로 모터에 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 설치될 수 있다. 이 보조 배터리는 경량화된 리튬 이차전지를 사용함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양열 전기 자동차 완구의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 태양열 전기 자동차 완구(10)는 태양 전지 유니트(50)가 태양광 또는 조명등에 의한 광에 노출되면, 상기 태양 전지 유니트(50)의 각 셀(51)로부터 발전하게 되는데, 이때에 발생된 전기적 에너지는 보조 충전수단인 콘덴서를 통하여 모터(60)에 전달됨으로써 이를 구동시키게 된다. 이와 같은 모터(60)의 구동력은 동력 전달수단인 구동기어(72)를 통하여 상기 후륜휠(36)에 설치된 종동기어(71)에 전달되어 상기 태양열 전기 자동차 완구를 구동시키게 된다.

상기와 같이 구동되는 과정에서, 상기 태양전지 유니트(10)는 힌지수단(40) 에 의해 프레임(20)에 대해 회동가능하게 설치되어 있으므로 주행에 따라 태양광을 최대한 흡수할 수 있는 각도로 조정할 수 있다. 그리고 상기 프레임(20)과 태양열 전지 유니트(50)는 공기의 저항을 최소화하기 위하여 이동시 양력을 발생시킬 수 있는 형상으로 형성되어 있으므로 주행되는 과정에서 자동차 완구의 무게 감소효과를 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 태양열 전기 자동차는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 태양열 전지 유니트과 프레임이 양력을 발생시킬 수 있는 유선형의 형상으로 형성되어 있으므로 주행시 자동차의 무게가 줄어드는 효과를 얻을 수 있어 주행에 따른 모터의 부하를 줄일 수 있다.

둘째; 어린이들이나 청소년들로 하여금 미래의 에너지인 태양에너지에 대한 관심을 고취시킬 수 있으며, 나아가서는 완구의 사용 연령의 폭을 넓힐 수 있다.

셋째; 태양광의 조사위치에 따라 상기 태양열 전지 유니트의 각도를 조절할 수 있어 태양열의 집광효율을 높일 수 있다.

넷째; 상기 프레임을 목재로 제작하고 이의 양측면에 화이버 글라스 섬유를 부착함으로써 프레임의 구조적 강도를 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

목재로 이루어진 양측면에 화이버 글라스섬유가 부착되며 경량화를 위해 다수개의 관통공(22)이 형성된 프레임(20)과;

상기 프레임(20)의 전, 후 측에 각각 설치되는 보스부(31)(32)와;

상기 보스부(31)(32)들에 각각 회전 가능하게 설치된 전, 후륜축(33)(34)에 각각 지지된 전륜휠(35) 및 후륜휠(36)들과;

태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀(51)을 구비하며 상면이 이동시 양력을 발생시킬 수 있도록 곡면으로 형성된 태양전지 유니트(50)와;

상기 태양전지 유니트(50)가 설치되는 판부재(52)와, 상기 판부재(52)로부터 연장되며 단부에 구(42)가 형성되고, 상기 프레임(20)에 설치되어 구(42)를 감싸는 하우징(43)으로 이루어진 힌지수단(40)과;

상기 태양전지 유니트(50)로부터 발생된 전기적 에너지를 회전에너지로 변환시키는 모터(60)와;

상기 모터(60)의 회전력을 상기 후륜휠(36)에 전달하는 것으로 후륜휠(36)의 후륜축(34)과 동축상으로 설치된 종동기어(71)와, 이 종동기어(71)와 치합되며 상기 모터(60)의 회전축에 설치되는 구동기어(72)를 가지는 동력 전달수단(70)과;

상기 태양전지 유니트(50)와 모터(60) 사이에 전지로부터 발생 된 전기적 에너지를 일시적으로 저장하기 위해 콘덴서로 이루어진 보조 충전수단(80);을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 태양열 자동차 완구.
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