KR100800376B1 - Automobile Generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어는 차체하중에 의해 지면과 맞닿는 부위가 찌부러져 수축되고, 바퀴가 회전하여 상기 지점을 벗어나면 타이어의 내부 공기압력에 의해 압축되었던 부위가 팽창 복원되는 바, 주행 중 타이어에서 발생되는 수축과 팽창 운동에너지를 발전에 필요한 동력원으로 이용하여 전기를 발생시키는 차량용 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a generator for a vehicle, and more particularly, a tire is contracted by a portion of the tire contacted with the ground by a body load, and when the wheel is rotated outside of the point, the portion that has been compressed by the internal air pressure of the tire is expanded. The present invention relates to a vehicle generator that generates electricity by using contraction and expansion kinetic energy generated from a tire while driving as a power source for power generation.
이를 위해, 본 발명은 바퀴 휠을 체결하는 차축의 체결 볼트에 연결하여 체결되는 베이스와; 상기 베이스에 부착된 다수 개의 실린더와; 상기 실린더에 삽입되어 왕복운동을 하는 살대 축으로서, 상기 살대 축의 일방의 말단부에는 밀착부재가 결합되고, 타방의 말단부에는 자석체가 부착된 살대 축과; 상기 실린더와 자석체 사이의 살대 축에 삽입되며, 상기 밀착부재가 타이어 외주면에 밀착되도록 탄성력이 작용하는 스프링과; 상기 베이스에 부착되고 상기 자석체로부터 작용을 받아 자계의 변화를 일으켜 전류를 발생시키는 발전코일과; 상기 발전코일에서 발생되는 전류를 취출하기 위한 전기배선부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 발전기를 제공한다.To this end, the present invention and the base is connected to the fastening bolt of the axle fastening the wheel wheel; A plurality of cylinders attached to the base; A rod shaft inserted into the cylinder for reciprocating motion, the rod shaft being coupled to one end portion of the rod shaft and having a magnet body attached to the other end portion; A spring inserted into the stem shaft between the cylinder and the magnet body, the spring having an elastic force to be in close contact with the outer circumferential surface of the tire; A power generation coil attached to the base and acting from the magnet body to generate a current by changing a magnetic field; An electrical wiring unit for extracting current generated from the power generation coil; It provides a vehicle generator, characterized in that configured to include.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 차량의 주행 중 차체하중에 의해 타이어에서 발생되는 수축과 팽창 운동에너지를 발전에 필요한 동력원으로 이용하여 외부의 추가적인 에너지의 투입이 없이 전기를 생산할 수 있으므로, 에너지의 유효이용이 가능하다.According to the present invention configured as described above, by using the contraction and expansion kinetic energy generated in the tire by the vehicle body load while driving the vehicle as a power source for power generation, it is possible to produce electricity without the addition of external energy, the effective energy Available.
베이스, 발전코일, 자석, 실린더, 살대 축, 밀착부재, 스프링, 레바, 왕복운동.Base, power coil, magnet, cylinder, rod shaft, contact member, spring, lever, reciprocating motion.
Description
도 1은 본 발명에 따른 차량용 발전기의 1실시 예를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing an embodiment of a vehicle generator according to the present invention.
도 2는 도 1의 측면도.2 is a side view of FIG. 1;
도 3은 도 1의 작동상태도.Figure 3 is an operating state of Figure 1;
도 4는 도 1의 "I-I"선에 따른 절단 단면도4 is a cross-sectional view taken along the line "I-I" of FIG.
도 5는 도 2의 "Ⅱ-Ⅱ"선에 따른 절단 단면도FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line “II-II” of FIG. 2.
도 6은 도 1의 "A"발전코일부의 다른 실시 예를 나타내는 측면도.Figure 6 is a side view showing another embodiment of the "A" power generation coil part of FIG.
도 7은 도 6의 "B"부 확대 사시도.7 is an enlarged perspective view of a portion “B” of FIG. 6.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 발전기의 2실시 예를 나타내는 단면도.8 is a sectional view showing a second embodiment of a vehicle generator according to the present invention.
도 9는 도 8의 "Ⅲ-Ⅲ"선에 따른 절단 단면도9 is a cross-sectional view taken along the line "III-III" of FIG.
도 10은 본 발명에 따른 차량용 발전기의 3실시 예를 나타내는 사시도.10 is a perspective view showing three embodiments of a vehicle generator according to the present invention.
도 11은 도 10의 측면도.FIG. 11 is a side view of FIG. 10; FIG.
도 12는 도 10의 발전코일부의 다른 실시 예를 나타내는 사시도.12 is a perspective view illustrating another embodiment of the power generation coil unit of FIG. 10.
도 13은 도 12의 "C"부 단면도FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line “C” of FIG. 12.
도 14는 도 12의 "Ⅴ-Ⅴ"선에 따른 절단 단면도.
도 15는 본 발명에 따른 차량용 발전기의 4실시 예를 나타내는 사시도.
도 16은 도 15의 "Ⅳ-Ⅳ"선에 따른 절단 단면도.FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line "V-V" in FIG. 12;
15 is a perspective view showing four embodiments of a vehicle generator according to the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line "IV-IV" in FIG. 15;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10: 베이스 10a: 베이스 체결부10:
11: 발전코일 11a: 코일선11: power coil 11a: coil wire
12: 자석 13: 실린더12: magnet 13: cylinder
14: 살대 축 15: 밀착부재14: shaft shaft 15: contact member
16: 스프링 17: 전기배선부16: spring 17: electrical wiring
18: 전기취출 숫 슬립링부 18a: 전기취출 암 슬립링부18: Electric ejection male slip ring 18a: Electric ejection arm slip ring
25: 고정링 34: 레바25: retaining ring 34: lever
34a: 레바 연결부재 136: 제2스프링34a: lever connecting member 136: second spring
139: 자석부착판 900: 타이어139: magnet mounting plate 900: tire
910: 휠 920: 림910
930: 바퀴 체결볼트 940: 차축930: fastening bolt 940: axle
950: 수축부위950: contraction site
본 발명은 에너지를 회수하여 전기를 발생시키는 차량용 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 공기압력이 채워진 타이어는 하중이 가해지지 않은 상태에서는 완전한 원에 가까운 형태를 유지하지만, 차체의 중량이 타이어에 가해지면 지면과 맞닿는 부위가 찌부러져 수축된다. 그리고 바퀴가 회전을 계속하여 이 지점 즉, 하중이 집중되는 지점을 벗어 나게 되면 수축되었던 타이어 부위가 타이어의 내부 공기 압력에 의해 팽창하여 복원된다. 이와 같이 본 발명은 차량의 주행 중 타이어에서 발생하는 수축과 팽창되는 에너지를 발전에 필요한 동력원으로 이용하여 전기를 발생시키는 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle power generation system that generates energy by recovering energy, and more particularly, a tire filled with air pressure maintains a shape near a full circle without a load applied thereto, but the weight of the vehicle body is increased. When applied to a tire, the part contacting the ground is crushed and contracted. As the wheel continues to rotate and leaves this point, that is, the point where the load is concentrated, the retracted tire portion is inflated and restored by the internal air pressure of the tire. As described above, the present invention relates to a power generation system that generates electricity by using energy that contracts and expands generated in a tire while driving a vehicle as a power source required for power generation.
종래의 에너지를 회수하여 발전시키는 차량용 발전기로서는, 차량을 제동 시킬 때 발생되는 제동력을 발전에 필요한 동력원으로 이용하는 발전 방식과, 차량에 설치된 완충장치를 이용하여 주행 중 완충장치에서 발생되는 완충력을 발전에 필요한 동력원으로 이용하여 전기를 발생시키는 발전 방식 등이 있다. 그러나 이러한 방식들은 제동시에만 에너지가 회수되거나, 차체가 흔들려서 완충현상이 발생될 때만 에너지를 회수 할 수 있기 때문에 지속적이고 안정적인 발전이 어렵다는 한계점을 지니고 있다.As a generator for a vehicle that recovers and generates energy in the related art, a power generation method using a braking force generated when a vehicle is braked as a power source for power generation, and a shock absorber generated by a shock absorber while driving is used to generate power. There is a power generation method that generates electricity by using as a necessary power source. However, these methods have a limitation in that continuous and stable development is difficult because energy can be recovered only when braking or only when a shock occurs due to shaking of the vehicle body.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 바퀴의 구동상태에서 차체의 하중과 타이어의 내부 공기압력에 의해 타이어에서 발생되는 수축운동과 팽창운동 에너지를 발전에 필요한 동력원으로 이용하여 차량의 주행 중 외부의 에너지 투입이 없이 전기를 계속적으로 발생시키데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, by using the contraction and expansion kinetic energy generated in the tire by the load of the vehicle body and the internal air pressure of the tire in the driving state of the wheel as a power source for power generation of the vehicle Its purpose is to continuously generate electricity without driving external energy while driving.
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상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 바퀴를 체결하는 차축의 체결볼트에 베이스를 체결하여 바퀴의 회전과 함께 상기 베이스도 같이 회전하는 구조로 하며, 상기 베이스에 실린더를 설치하고, 상기 실린더에는 왕복운동이 가능한 살대 축을 삽입하여 설치한다. 이때 상기 축의 일방의 말단부에는 타이어 외주면에 밀착되어 바퀴의 구동상태에서 발생되는 타이어의 수축과 팽창운동을 전달하는 밀착부재를 결합하고, 타방의 말단부에는 자석체를 설치하며, 상기 실린더와 자석체 사이의 살대 축에는 스프링을 설치하여 상기 밀착부재가 타이어 외주면에 항상 밀착되도록 하고, 또한 상기 베이스에는 자석체와 대응되는 발전코일을 설치하여 타이어의 수축과 팽창운동을 전달받은 자석체가 발전코일에 대하여 왕복운동을 할 때 발생하는 자계의 변화에 의해 상기 발전코일부의 권선으로 흐르는 전류를 취출하기 위한 배선부를 포함하여 제공한다.
본 발명에 의하면, 바퀴가 비구동 상태에서는 발전코일부에 대한 자석체의 상대 이동은 일어나지 않기 때문에 자계의 변화는 발생되지 않으며, 결과적으로 전기배선부의 권선에 전류가 흐르지 않는다. 여기서, 바퀴가 구동되면, 바퀴의 타이어에서 수축, 팽창운동이 발생하고, 상기 발생된 운동을 살대 축에 전달시켜 발전코일부에 대해 자석체가 왕복운동을 작용하게 되어 자계의 변화가 발생하고, 전자 유도에 의해 발전코일부의 권선에 전류가 흐른다.
따라서, 본 발명의 발전시스템은 차량의 주행으로 바퀴가 구동되면 전기를 발생시키기 위해 별도의 외부에너지의 투입이 없이 전기를 지속적으로 발생시키며, 이렇게 발생된 전기는 충전지에 저장시키거나, 전기자동차 및 하이브리드 차량에 이용하거나, 에어컨 등 다른 전기부품을 동작시킬 수 있다.
여기서 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 살대 축에 있어서, 말단부에 밀착부재를 결합하지 않은 상태에서 상기 살대 축의 수축은 차체의 하중에 의하고, 팽창운동은 살대 축에 스프링을 설치하여 스프링의 탄성력을 팽창력으로 이용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 바퀴의 구동시에 지면과 맞닿는 부위의 타이어가 차체 하중에 의해 찌부러져 수축되면서 측면부가 부풀어 올라 돌출되고, 상기 지점을 벗어나면 수축되어 복원되는 바, 상기와 같이 차량의 주행중 타이어의 양쪽 측면부가 돌출과 수축되는 사이클운동을 발전에 필요한 동력원으로 이용할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 자세히 설명한다.
(제1실시 형태)In order to achieve the above object, the present invention, by fastening the base to the fastening bolt of the axle fastening the wheel to the structure to rotate the base together with the rotation of the wheel, the cylinder is installed on the base, Insert and install the rod shaft that can reciprocate. At this time, one end of the shaft is in close contact with the outer peripheral surface of the tire coupled to the contact member for transmitting the contraction and expansion of the tire generated in the driving state of the wheel, the other end is provided with a magnet body, between the cylinder and the magnet body A spring is installed on the rod shaft of the rod so that the contact member is always in close contact with the outer circumferential surface of the tire, and on the base, a power coil corresponding to the magnet body is installed so that the magnet body receiving the contraction and expansion movement of the tire reciprocates with respect to the power coil. It provides a wiring portion for taking out the current flowing in the winding of the power generation coil portion by the change of the magnetic field generated during the movement.
According to the present invention, since the relative movement of the magnet body with respect to the power generation coil portion does not occur when the wheel is not driven, no change in the magnetic field occurs, and as a result, no current flows in the winding of the electric wiring portion. Here, when the wheel is driven, the contraction, expansion movement occurs in the tire of the wheel, the transfer of the generated motion to the rod shaft to cause the magnet body to reciprocate the movement of the power generating coil portion changes the magnetic field, The current flows through the winding of the power generation coil part by induction.
Therefore, the power generation system of the present invention continuously generates electricity without the input of additional external energy to generate electricity when the wheel is driven by the driving of the vehicle, the generated electricity is stored in the rechargeable battery, or the electric vehicle and It can be used in a hybrid vehicle or can operate other electric parts such as an air conditioner.
According to another feature of the present invention, in the rod shaft, the contraction of the rod shaft is by the load of the vehicle body in the state in which the contact member is not coupled to the distal end, the expansion movement is provided with a spring on the rod shaft to increase the elastic force of the spring It can be used as an expansion force.
According to another feature of the present invention, the tire of the part contacting the ground when driving the wheel is crushed and contracted by the vehicle body load while the side portion bulges and protrudes, and when the outside of the point is contracted and restored, as described above Cycling movements in which both side portions of the tire protrude and contract while driving can be used as a power source for power generation.
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
상기 본 발명의 바람직한 제1실시 예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.A first preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 차량용 발전기시스템을 바퀴에 체결한 상태를 나타내는 사시도 이고, 도 2는 도 1의 측면도, 도 3은 도 1의 작동상태도, 도 4는 도 1의 "Ⅰ-Ⅰ"선에 따른 절단 단면도, 도 5는 도 2의 "Ⅱ-Ⅱ"부의 절단 단면도, 도 6은 도 1의 "A"부인 발전코일부의 다른 실시 예를 나타내는 측면도, 도 7은 도 6의 "B"부 확대 사시도 이다.1 is a perspective view illustrating a state in which a vehicle generator system according to the present invention is fastened to wheels, FIG. 2 is a side view of FIG. 1, FIG. 3 is an operating state diagram of FIG. 1, and FIG. 4 is "I-" of FIG. 1. 5 is a cross-sectional view taken along the line "I", FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line "II-II" of FIG. 2, FIG. 6 is a side view showing another embodiment of the power generation coil part "A" of FIG. "B" section is an enlarged perspective view.
본 발명의 발전시스템은, 베이스(10) 체결너트(10a)를 바퀴 휠(910)이 체결되는 차축(940)의 볼트에 연결하여 휠(910) 측면부에 체결한다. 따라서 바퀴 축(940)에 체결된 베이스(10)는 바퀴와 함께 회전하는 구조가 된다. 상기 베이스(10) 표면에는 원점을 중심으로 하여 다수 개의 발전코일(11)을 방사형으로 배치하여 부착한다. 상기 발전코일(11)은 코일(11a)선이 일방의 나선형으로 권취되어 원통형으로 형성되며, 상기 발전코일(11)의 원통에는 봉 형상의 자석체(12)가 삽입, 인출될 수 있도록 중심부에 중공부를 형성한다. 이때, 자석체(12)가 상기 발전코일(11) 중공부 속으로 삽입,인출될 때 중공부 내주면과 자석체(12)의 외주면이 마찰계수가 발생되지 않을 정도의 관경으로 한다. 또한 상기 각 발전코일(11)과 대응이 되는 실린더(13)를 상기 베이스(10)에 설치하며, 상기 각 실린더(13)에서 왕복운동을 하는 살대 축(14)을 삽입한다. 이때, 실린더(13)의 내부면에는 마찰계수를 감소하기 위해 베어링(도시생략)을 통해 살대 축(14)이 삽입되어 있다. 따라서 상기 살대 축(14)은 실린더(13)에서 축선방향으로 왕복운동을 할 때에 마찰계수가 거의 발생되지 않을 정도로 미끄럼 이동할 수 있다. 그리고 상기 살대 축(14)에 있어서, 일방의 말단부에는 타이어(900) 외주면에 밀착되어 바퀴의 구동상태에서 발생되는 타이어(900)의 수축과 팽창운동을 전달하는 밀착부재(15)를 결합하고, 타방의 말단부에는 자석체(12)를 설치한다. 또한 상기 자석체(12)와 실린더(13) 사이의 살대 축(14)에는 스프링(16)을 설치하여, 스프링(16)의 탄성력에 의해 밀착부재(15)가 항상 타이어(900)의 외주면에 밀착되도록 한다. 자석체(12)는 일방의 단부가 N극, 타방의 단부가 S극인 영구자석으로써, 원통형 발전코일(11)에 형성된 중공부에 축선방향으로 삽입, 인출하는 왕복운동을 하여 자계를 변화시키며, 이러한 변화는 전자석 유도에 의한 기전력이 발생되고, 발생된 전류는 전선재료(17)로 흐르도록 한다. 전선재료(17)의 도시하지 않은 단자는, 충전장치에 접속하거나, 전기자동차 및 하이브리드 차량의 구동모터 등 기타 전자부품에 연결하여 이용하는 것도 가능하다.In the power generation system of the present invention, the fastening
상기 도 1과 같이 구성된 본 발명의 발전시스템은 다음과 같이 작용한다.The power generation system of the present invention configured as shown in FIG. 1 functions as follows.
차량용 바퀴는 휠(910)에 타이어(900)를 끼우고 그 내부에 공기를 충압하여 이용하고 있다. 이처럼 타이어(900)에 공기를 충압하여 이용하는 이유는 딱딱한 바퀴를 사용하였을 때 보다 승차감이 탁월하기 때문이다. 이렇게 타이어(900)의 내부에 공기를 충압하여 이용하는 바퀴는 차체의 중량으로 인하여 지면과 맞닿은 타이어(900)의 부위(950)가 찌부러지게 되는데, 이때 수축되는 그 정도는 일정치는 않으나 약 20∼35mm 정도가 찌부러져 수축된다. 이렇게 수축된 부위(950)는 바퀴가 회전을 하여 상기 지점을 벗어나면 타이어(900)의 내부 공기압력에 의해 팽창하여 복원되는 사이클을 갖는다.Vehicle wheels are used by fitting the
상기와 같은 원리를 이용한 본 발명의 발전시스템의 동작은, 차량이 정지한 상태, 즉 바퀴의 회전이 일어나지 않으면 본 발전시스템의 동작도 일어나지 않으므로 자계의 변화가 일어나지 않으며 전기배선부의 전선재료(17)에도 전류가 흐르지 않는다.In the operation of the power generation system of the present invention using the above-described principle, since the operation of the power generation system does not occur when the vehicle is stopped, that is, the rotation of the wheel does not occur, no change in the magnetic field occurs, and the
이때, 차량의 주행으로 바퀴가 회전을 하면 바퀴 축에 체결된 베이스(10)도 함께 회전을 하게 된다. 차체의 하중은 타이어(900)가 지면과 맞닿은 지점(950)에 집중되고, 상기 타이어(900)는 지면과 맞닿은 부위(950)가 찌부러져 수축된다. 이와 동시에 타이어(900)가 수축되는 지점에 위치한 밀착부재(15)도 차체의 하중에 의해 타이어(900)가 수축되는 거리만큼 함께 수축된다.At this time, when the wheel rotates as the vehicle travels, the
상기 밀착부재(15)의 수축은 이와 연결된 살대 축(14)을 축선방향으로 수축 이동시켜서 살대 축(14)에 부착된 봉 형상의 자석체(12)를 발전코일(11)의 중공부 속으로 삽입 시킨다.The contraction of the
이때 타이어(900)의 회전은 계속 진행되는 상황이므로 타이어 외주면에 밀착된 밀착부재(15)도 함께 회전을 한다. 따라서 상기 타이어(900)가 회전을 계속하여 지면과 접촉되는 지점(950)을 벗어나면 타이어(900) 내부의 공기 압력에 의해 수축되었던 부위가 팽창하게 된다. 이와 동시에 팽창하는 타이어(900)는 상기 타이어(900)의 외주면에 밀착된 밀착부재(15)도 함께 팽창시킨다.At this time, since the rotation of the
상기 밀착부재(15)의 팽창은, 이와 연결된 살대 축(14)을 축선방향으로 팽창 이동 시키고, 상기 살대 축(14)에 부착된 자석체(12)도 함께 축선방향으로 팽창 이동 시킨다. 즉, 타이어(900)의 수축으로 인하여 발전코일(11)의 중공부 속으로 삽입되었던 자석체(12)가 타이어(900)의 팽창과 함께 빠져 나온다.The expansion of the
상기 실린더(13)와 자석체(12) 사이의 살대 축(14)에 삽입된 스프링(16)은, 살대 축(14)을 발전코일(11) 방향으로 탄성력을 작용함으로써 타이어(900)의 외주면에 위치한 밀착부재(15)를 타이어(900)의 외주면에 항상 밀착되도록 한다. 이때, 타이어(900)의 회전으로 발생된 원심력은 베이스(10)에 부착된 살대 축(14) 및 이와 연결된 밀착부재(15) 등을 이탈시키려는 힘으로 작용한다. 따라서 상기 스프링(16)은 살대 축(14) 및 밀착부재(15) 등에서 발생되는 바퀴의 회전에 의해 발생되는 원심력의 크기보다는 탄성력이 큰 스프링(16)을 사용하는 것이 바람직하다.The
또한 상기 밀착부재(15)는, 타이어(900)의 외주면에 밀착되도록 결합된 밀착부재(15)가 타이어(900)의 외주면 보다 돌출되게 되면 타이어(900)의 회전시에 지면과의 충격으로 주행 중 차체에 진동과 바퀴의 회전저항을 발생시킬 수 있다. 따라서 타이어(900)의 외주면 표면에 미끌림 방지를 위해 형성된 홈 속에 상기 밀착부재(15)를 끼워 넣어 밀착부재(15)의 표면이 타이어(900)의 외주면 보다 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the
상기와 같이 구성된 본 발명의 차량용 발전시스템은 차량의 주행으로 바퀴가 구동되면, 타이어(900)에서는 수축과 팽창운동의 사이클을 갖게 되고, 상기 사이클운동은 상기 살대 축(14)에 전달되어 살대 축(14)에 부착된 자석체(12)를 발전코일(11)에 대해 축선방향으로 왕복운동을 작용함으로써 발전코일(11)에 자계변화를 일으키고, 이는 전자석유도에 의해 기전력이 발생하여 전선재료(17)로 전류가 흐르게 된다. 이때 상기 전선재료(17)가 연결된 숫슬림링(18)에 역시 전선재료(17)가 연결된 암슬림링(18a)를 결합하여 충전지나 구동부 등으로 전류를 흘려 보낸다.In the vehicle power generation system of the present invention configured as described above, when the wheel is driven by driving of the vehicle, the
본 발명의 효과는 차량의 주행 중 타이어(900)에서 발생되는 수축과 팽창운동 에너지를 이용하여 전기를 발생시키는 동력원으로 이용함으로 외부로부터 별도의 에너지 투입 없이 전기를 생산하며, 이렇게 발생된 전기는 충전기에 충전시켜 사용하거나, 또는 전기자동차 및 하이브리드 차량의 구동모터 등 기타 다른 전기부품에 연결하여 이용 가능하다.
또한 타이어(900) 외주면에 밀착되어 회전하는 과정에서 지면과 접촉하는 밀착부재(15)를, 타이어(900)의 외주면 보다 돌출된 형태의 밀착부재(15)로 바꿔 결합시키면 겨울철 빙판길로부터 바퀴의 미끌림을 억제시키는 부가적인 기능도 제공할 수 있다.The effect of the present invention is to use the power source to generate electricity by using the contraction and expansion kinetic energy generated from the
In addition, when the
(변형의 예)(Example of transformation)
도 6은 상기 도 1의 발전코일부의 변형된 실시를 나타내는 측면도로서, 작용되는 원리는 상기 도 1의 제1실시와 동일하다.FIG. 6 is a side view illustrating a modified implementation of the power generation coil unit of FIG. 1, and the operating principle is the same as that of the first embodiment of FIG. 1.
상기 도 1과 같이 베이스(10)에 실린더(13)와 살대 축(14), 상기 살대 축에 결합되는 밀착부재(15), 스프링(16), 등은 동일하게 구성하여 설치하고, 다만, 상기 베이스(10)에 설치되는 발전코일(111)과, 상기 살대 축(14)에 부착되는 자석체(112)를 다르게 한다.As shown in FIG. 1, the
상기 변형의 예를 상기 도 6과 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.An example of the modification will now be described with reference to FIGS. 6 and 7.
도 6에서는 상기 베이스(10)의 원점 중심부위에 한 개의 발전코일(111)만을 설치하고, 다수 개의 자석체(12)가 상기 하나의 발전코일(111)에 대응하여 작용한다. 상기 발전코일(111)에는 코일(111a)선이 일방향 나선형으로 권취되고, 이때 발전코일(111)이 상기 제1실시 예와 같이 원통형으로 형성되어 그 형태가 비슷한 경우에는 상기 베이스(10)에 두 개의 살대 축(14)이 설치된다. 이때 발전코일의(111)에 권취된 코일의 축심방향은 살대 축(14)의 축심 방향과 같도록 하고, 자석체(12)의 자극방향 또한 살대 축(14)의 축심방향과 같도록 한다. 한편, 상기 도 7의 예는 발전코일(111)에 권취된 코일(111a)의 축심방향을 살대 축(14)의 축심 방향과 직각이 되도록 설치하고, 살대 축(14)에 부착된 부착되는 자석체(112)의 자극 방향은 운동하는 살대 축(14)의 축심방향과 직각이 되도록 하여 부착한다.In FIG. 6, only one power generation coil 111 is installed on the center of the origin of the
이러한 구조는, 상기 살대 축(14)에 부착된 다수 개의 자석체(112)가 상기 베이스(10)의 원점 중심부에 축설된 하나의 발전코일(111)에 작용하므로, 도 1과 비교하였을 때 자기장과 도체의 상대적 속도는 도 6과 7이 높다.In this structure, since a plurality of
왜냐하면, 바퀴가 1회전을 할 때, 도 1은 각각의 발전코일(11)에 대해 각각의 자석체(12)가 1회의 왕복운동으로 1회의 자계변화가 발생하지만, 도 6과 도 7은 다수 개의 자석체(112)가 중앙에 위치한 하나의 발전코일(111)에만 집중하여 작용하기 때문이다. 즉, 도 1은 발전코일(11)과 자석체(12)가 1:1로 대응이 되어 작용을 하지만, 도 6과 도 7은 한 개의 발전코일(111)에 대하여 다수 개의 자석체(112)가 대응하여 작용한다.Because, when the wheel is rotated once, FIG. 1 shows one magnetic field change in each reciprocating motion of each
따라서 바퀴가 1회전을 할 때, 도 6과 도 7은 발전코일(111)에서 발생되는 자계변화의 횟수는 상기 발전코일(111)에 작용하는 다수 개의 자석체(112) 만큼 발생되고, 이는 자기장과 도체의 상대적 속도가 높아져 기전력이 커져 결과적으로 제1실시의 도1 보다 발전효율이 크다.6 and 7, the number of magnetic field changes generated in the power generation coil 111 is generated by the number of
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(제2실시 형태)(2nd embodiment)
본 발명의 제2실시 예는 도 8에 도시한 바와 같이, 베이스(20)와 발전코일(21), 자석체(22), 실린더(23), 그리고 스프링(26)의 구성은 상술한 제1실시 예와 동일하고 다만, 제1실시 예의 살대 축(14)의 말단부에 체결되는 밀착부재(15)의 체결부는 그대로 두고, 타이어(900)의 외주면에 밀착되는 접촉부재만을 제거하고, 상기 스프링(16)이 설치되는 부위가 다르다..As shown in FIG. 8, the second embodiment of the present invention includes the
제2실시 예를 도 8과, 도 8의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 절단 단면도를 나타내는 도 9를 참조하여 설명하면, 상술한 제1실시 예의 살대 축(14)의 수축과정은 동일하지만, 팽창하는 동력원이 다르다. 즉, 제2실시 예에서의 살대 축(24)의 팽창은 살대 축(24)에 설치한 스프링(26)의 탄성력에 의한다.Referring to FIG. 8 and FIG. 9, which shows a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 8, the contraction process of the
이때 스프링(26)이 설치되는 위치는 상기 실린더(23)와 고정링(25) 사이의 살대 축(24)에 삽입하여 설치한다. 한편, 상기 살대 축(24)이 완전히 팽창하였을 때 살대 축(24)의 말단부 끝이 수축되지 않은 타이어(900)의 외경인 바깥지름과 같게 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 살대 축(24)이 팽창하였을 때 말단부 끝 지점이 타이어(900)의 외경인 바깥지름보다 조금이라도 돌출되게 되면 바퀴의 회전과정에서 지면과의 충격이 발생되고, 바퀴의 회전저항을 일으키기 때문이다.At this time, the position where the
그리고, 바퀴의 회전과정에서 지면과 접촉되는 상기 살대 축(24) 말단부에 고무와 같은 탄성재로 형성된 롤라바퀴 등을 결합함으로써, 지면과 살대 축(24)이 접촉할 때 발생할 수 있는 소음 및 진동 등을 상쇄시킬 수 있는 바람직한 방법이 될 것이다.In addition, by coupling a roll wheel formed of an elastic material such as rubber to the end of the
제2실시 예에 의한 본 발명의 작용과 효과는 상술한 제1실시 예와 동일하고, 제1실시에서 설명된 바 있으므로 생략한다.Operations and effects of the present invention according to the second embodiment are the same as the first embodiment described above, and have been described in the first embodiment, and thus will be omitted.
(제3실시 예)(Third Embodiment)
제3실시 예는, 지면과 맞닿는 부위(950)의 타이어(900)가 차체 하중에 의해 찌부러져 수축되면서 타이어(900)의 측면부가 부풀어 올라 돌출되고, 바퀴가 회전하여 상기 지점을 벗어나면 돌출되었던 부위는 다시 수축되어 복원되는 바, 상기와 같이 주행 중 타이어(900) 양 측면부위가 차체 하중에 의해 돌출과 수축되는 사이클운동을 발전에 필요한 동력원으로 이용하는 것으로서, 동작원리는 제1실시와 동일하다. 이하, 본 발명에 따른 제3실시 예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.In the third embodiment, the
첨부한 도 10은 본 발명에 따른 차량용 발전기의 제3실시 예를 나타내는 사시도 이고, 도 11은 도 10의 측면도이다.10 is a perspective view illustrating a third embodiment of a vehicle generator according to the present invention, and FIG. 11 is a side view of FIG. 10.
본 발명의 제3실시 예의 구성은, 바퀴 휠(910)을 체결하는 차축의 볼트에 연결하여 베이스(30)를 휠(910)의 측면쪽에 체결한다. 상기 베이스(30)에는 원점을 기준으로 하여 방사형으로 배치한 다수 개의 레바연결부재(34a)를 부착하고, 상기 레바연결부재(34a)에 레바(34)를 설치한다. 이때 레바(34)의 한 쪽 끝은 타이어(900)의 측면부위에 밀착되도록 하고, 다른 한 쪽 끝에는 자석체(32)를 설치한다.
그리고, 상기 자석체(32)가 왕복운동으로 작용하여 전류를 발생시킬 수 있도록 원통형의 발전코일(31)를 상기 베이스(30)에 설치한다. 상기 발전코일(31)은 일방향 나선형으로 코일(11a)선이 권취되며, 또한 발전코일(31)의 중심부에는 봉 형상의 자석체(32)가 삽입, 인출될 수 있도록 중공부를 형성하고, 상기 중공부는 봉 형상의 자석체(32)가 삽입, 인출되는 과정에서 서로 마찰계수가 발생되지 않을 정도의 간극을 둔다. 이때, 레바(34)에 부착된 자석체(32)의 자극방향은 왕복운동 방향으로 일방은 N극이, 타방은 S극이 위치하도록 한다.
그리고, 자석체(32)가 부착된 위치의 레바(34)의 측면부와 베이스(30) 사이에는 스프링(36)을 설치한다. 상기 스프링(36)은 레바(34)에 탄성력을 작용하여 레바(34)의 일방 끝 지점이 항상 타이어(900)의 측면에 밀착되도록 탄성력이 작용하며, 또한 자석체(32)가 운동을 하여 발전코일(31) 내부로 삽입되고 난 후 자석체(32)가 다시 빠져 나가도록 하는 탄성력으로도 작용한다. 이때 스프링(36)의 탄성력은 타이어(900)가 돌출되는 힘보다는 약하고, 발전코일(31)에 삽입된 자석체(32)가 빠져 나올 때 작용하는 인력의 크기보다 탄성력이 크게 하는 것이 바람직 하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예의 동작상태를 살펴보면 다음과 같다.
차량의 주행 중, 지면과 맞닿는 타이어(900)의 부위가 차체 하중에 의해 찌부러져 수축되면서 측면부가 부풀어 올라 돌출되고, 상기 돌출운동을 상기 지점에 밀착된 레바(34)가 전달받아 상기 레바(34)에 설치된 자석체(32)를 발전코일(31)의 중공부 속으로 삽입시킨다. 이때, 바퀴가 회전를 계속하면 돌출부위는 다시 복원 수축되고, 이와 동시에 상기 레바(34)와 베이스(30)의 사이에 설치된 스프링(36)이 레바(34)를 밀어내게 되므로 상기 발전코일(31)에 삽입되었던 자석체(32)가 빠져 나오게 된다. 이와 같이 상기 레바(34)에 부착된 자석체(32)가 발전코일(31)에 삽입과 인출운동의 작용에 의해서 권선코일에 자계의 변화를 발생시키고, 이는 전자기 유도에 의해 기전력이 발생하여 전선재료(37)에 전류가 흐른다.
본 발명에 따른 효과는 제1실시 예에서 상술한 바 있으므로 생략한다.In the configuration of the third embodiment of the present invention, the
In addition, a cylindrical
Then, a
Looking at the operating state of the third embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
During driving of the vehicle, the portion of the
Since the effects according to the present invention have been described above in the first embodiment, they will be omitted.
(변형의 예)(Example of transformation)
도 12는 상기 도 10과 작동원리는 동일하다. 여기서 상기 도 10과 구성을 달리하는 이유는, 상기 도 6에서와 같이 자기장과 도체의 상대적인 속도를 높이기 위한 것이 목적이다. 이하, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.12 is the same as the operation principle of FIG. The reason for the configuration different from that of FIG. 10 is to increase the relative speed of the magnetic field and the conductor as in FIG. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
첨부한 도 12는 도 10의 발전코일부(31)의 변형의 예를 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 12의 "C"부 단면도이고, 도 14는 도 12의 "Ⅴ-Ⅴ"선에 따른 절단 단면도이다.12 is a perspective view illustrating an example of a modification of the power
베이스(30)의 원점 중심부에 한 개의 발전코일(131)만을 축설하고, 상기 발전코일(131)에 대해 한 개의 자석체(132)가 작용하도록 한다.Only one
상기 베이스(30)에 방사형으로 다수개의 레바연결부재(34a)를 부착하고, 상기 레바연결부재(34a)에 레바(34)를 설치한다. 상기 레바(34)의 일방 말단부는 타이어(900)의 측면에 밀착 접촉되며, 타방 말단부는 중심부에 축설된 자석부착판(139)의 단면에 밀착되어 접촉된다. 상기 자석부착판(139) 반대편 단면에는 봉 형상의 자석체(132)를 부착한다.A plurality of lever connecting members 34a are radially attached to the
상기 베이스(30)의 원점 중앙부에는 원통형의 발전코일(131)를 설치하고, 이때 발전코일(131)의 중심부에는 중공부를 형성하고, 상기 중공부 속으로 봉 형상의 자석체(132)가 삽입, 인출되는 구조로 하며, 이때 삽입, 인출되는 과정에서 마찰계수가 발생되지 않을 정도의 간극을 둔다.A cylindrical
그리고, 자석부착판(139)과 발전코일(131) 사이의 실린더(133) 내부에는 제2스프링(136)을 설치하여 발전코일(131)내부에 삽입된 자석체(132)를 밖으로 인출시키는 탄성력이 작용하도록 하며, 또한 레바(34)에는 레바연결부재(34a)와 자석부착판(139) 사이의 레바(34)에 스프링(36)을 설치하여 상기 레바(34)를 밀어내는 탄성력이 작용하도록 하여 상기 타이어(900) 측면에 접촉되는 레바(34)의 말단부가 항상 밀착되도록 한다. 이때 제2스프링(136)과 스프링(36)의 탄성력을 합한 두 힘의 크기는 차체 하중에 의해 타이어(900)의 측면부가 돌출되는 힘보다 작게 하는 것이 바람직하다.In addition, a
상기와 같이 구성된 도 12의 작용은 상기 제3실시 예의 도 10과 동일하다고 볼 수 있으므로 동작과 효과는 생략한다.The operation of FIG. 12 configured as described above is the same as that of FIG. 10 of the third embodiment, and thus the operation and effect thereof are omitted.
(제4실시 예)(Example 4)
제4실시 예도 앞서 설명한 도 1의 제1실시와 동작원리는 동일하다. 다만, 본 발명의 발전시스템의 구성물들을 타이어(900)의 내부에 설치하는 것이 제1실시와 다른 차이가 있다. 이하, 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.The fourth embodiment also has the same operation principle as that of the first embodiment of FIG. However, it is different from the first embodiment to install the components of the power generation system of the present invention inside the
첨부한 도 15는 본 발명에 따른 차량용 발전기의 제4실시 예를 나타내는 사시도 이고, 도 16은 도 15의 "Ⅳ-Ⅳ"선에 따른 절단 단면도이다.15 is a perspective view illustrating a fourth embodiment of a vehicle generator according to the present invention, and FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line “IV-IV” of FIG. 15.
림(rim)(920)의 외주면을 따라 일정한 간격으로 다수 개의 원통형의 실린더(43)를 부착하고, 상기 원통형 실린더(43) 내부에 원통형의 발전코일(41)를 설치한다. 이때 상기 발전코일(41)의 중심부 내경 속으로는 봉 형상의 자석체(42)가 삽입될 수 있도록 중공부를 형성하며, 발전코일(41) 내경의 크기는 봉 형상의 자석체(42)가 삽입,인출 될 때 서로 마찰계수가 발생되지 않을 정도로 약간의 간극을 둔다. 자석체(42)의 자극 방향은 발전코일(41)에 삽입,인출되는 축선 방향으로 일방은 N극이, 타방은 S극이 위치하도록 하여 자석부착판(49)에 부착한다.A plurality of
상기 자석부착판(49)과 타이어의 내주면에 밀착되는 접촉부재(45)는 제1스프링(46)을 이용하여 서로 연결하며, 이때 상기 제1스프링(46)의 길이는 발전코일(41)의 중공부 속으로 삽입되는 자석체(42)의 길이로 하는 것이 바람직하다. 봉 형상의 막대를 이용하지 않고 상기와 같이 제1스프링(46)을 이용하여 연결하는 것은, 주행중에 타이어(900)가 지면으로부터 받는 충격 등으로 수축되는 거리가 일정치 않으며, 때로는 타이어(900)가 과도하게 수축될 경우가 발생하는데, 이때 일정거리 이상 즉, 자석체(42)의 길이보다 크게 수축될 때에 상기 제1스프링(46)에 의해 흡수하기 위함이다. 따라서 자석체(42)가 발전코일(41) 중공부 속으로 삽입될 때 자석체(42)의 길이보다 크게 수축될 때 접촉부재(45)를 타이어(900) 내주면에 밀착시키도록 작용하는 힘은 제2스프링(146)의 탄성력이다. 상기 제2스프링(146)을 상기 자석부착판(49)과 실린더(43)사이에 삽입한다.The
상기의 제2스프링(146)의 기능은 타이어(900)가 수축하여 발전코일(41)의 중공부 속으로 삽입된 자석체(42)를 인출시키는 탄성력으로 작용함과 동시에, 타이어(900) 내부면에 밀착되는 접촉부재(45)를 항상 밀착접촉 되도록 하는 탄성력으로도 작용한다.The function of the
따라서 상기 제2스프링(146)의 탄성력의 크기는, 운동하는 구조물의 질량과 마찰계수를 감안하고, 발전코일(41)에 삽입된 자석체(42)가 인출될 때 발생되는 전자기력에 의한 인력의 크기보다는 커야 하고, 상기 제1스프링(46)의 탄성력의 크기는, 상기 제2스프링(146)의 탄성력과 발전코일(41) 내부로 자석체(42)가 삽입될 때 발생되는 척력을 합한 두 힘보다 크게 하는 것이 바람직하다Therefore, the magnitude of the elastic force of the
또한, 상기 실린더(43) 내주면과 자석부착판(49)의 외주면은 미끄럼 왕복운동시에 마찰계수가 최소화 될 수 있는 구조로 하고, 상기 자석부착판(49)이 실린더(43)에 삽입되는 한계 깊이가 일정하도록 한다. 따라서, 이를 위해 실린더(43) 내주면에 걸림턱(43a)을 형성하여 자석부착판(49)이 일정깊이로 삽입되었을 때 상기 실린더(43) 내주면에 형성된 걸림턱(43a)에 걸리도록 한다.In addition, the inner circumferential surface of the
그리고, 상기 발전코일(41)의 전기배선부는 휠의 내주면 밖으로 취출하여 숫슬릴링(48)에 의해 연결되어 충전지에 연결시키거나, 구동부의 전원부에 연결할 수 있다.In addition, the electrical wiring of the
상기와 같은 구조로 구성된 본 발명의 발전시스템의 작동은 다음과 같다. 바퀴가 회전을 하여 타이어(900) 내주면에 밀착된 접촉부재(45)의 위치가 지면과 맞닿는 지점(990)에 위치 하였을 때, 이와 동시에 타이어(900)가 차체의 하중에 의해 수축 찌부러지게 된다. 이러한 타이어(900)의 수축은, 타이어(900) 내주면에 밀착된 접촉부재(45)를 누르게 되고, 이 힘은 제1스프링(46)에 전달되며, 다시 이 힘은 자석부착판(49)으로 전달되어 자석부착판(49)이 실린더(43)에서 삽입운동을 하게 된다. 이와 동시에 자석부착판(49)에 부착된 자석체(42)가 발전코일(41)내부에 삽입된다.Operation of the power generation system of the present invention configured as described above is as follows. When the wheel is rotated and the position of the
이때, 바퀴가 회전을 계속하여 차체의 하중이 집중되는 지면으로부터 벗어나면 타이어(900)의 내부 공기압력에 의해 수축되었던 타이어(900) 부위가 팽창하여 복원되고, 이와 동시에 타이어(900) 내주면에 밀착된 접촉부재(45)를 누르던 힘이 사라지게 되고, 실린더(43)와 자석부착판(49) 사이에 삽입된 제2스프링(146)의 탄성력에 의해 자석부착판(49)이 실리더(43)로부터 인출운동을 하게된다. 이때 자석부착판(49)에 부착된 자석체(42)도 발전코일(41)의 내부로부터 빠져 나온다.At this time, when the wheel continues to rotate and deviates from the ground where the load of the vehicle body is concentrated, a portion of the
이와 같은 본 발명의 발전시스템은 주행 중 발생하게 되는 타이어(900)에서 발생되는 수축과 팽창 복원되는 운동을 전달 받아 자석체(42)가 발전코일(41)에 대해 왕복운동을 작용하여 자계의 변화를 가져온다. 이러한 자계변화는 전자유도에 의한 기전력이 발생하고, 따라서 전류가 전선재료(47)로 전류가 흐르게 된다.The power generation system of the present invention receives the movement to restore the contraction and expansion generated in the
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이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 발전시스템에 의하면, 회전하는 바퀴에 있어서 차량의 중량이 바퀴에 가해지는 하중과 타이어의 내부공기압력에 의해 지면과 맞닿는 지점에서는 타이어가 수축을, 이 지점을 벗어나면 팽창하여 복원되는 운동을 발전에 필요한 동력원으로 이용한다. 따라서 전기를 발생시키는데 외부로부터 추가적인 에너지의 투입이 필요치 않으므로 에너지의 유효 이용의 효과를 가져올 수 있다. 상기 발전시스템에서 발생되는 전기에너지를 구동모터의 전원으로 이용하거나, 전력원의 충전장치에 접속시켜 이용할 수 있으며, 특히 전기자동차 및 하이브리드 차량에 유효하게 이용할 수 있다. 또한 에너지의 유효이용은 연료의 절감으로 경제적 이익과 함께 환경오염도 줄일 수 있는 효과도 가져올 수 있다.As described above, according to the vehicle power generation system according to the present invention, in a rotating wheel, the tire contracts at a point where the weight of the vehicle contacts the ground due to the load applied to the wheel and the internal air pressure of the tire. If you move outside, the expansion and restoration of movement is used as a power source for power generation. Therefore, it is not necessary to input additional energy from the outside to generate electricity, which can bring about the effect of effective use of energy. The electric energy generated in the power generation system may be used as a power source of a driving motor or connected to a charging device of a power source, and particularly, may be effectively used for an electric vehicle and a hybrid vehicle. In addition, the effective use of energy can also reduce the environmental pollution as well as economic benefits from the reduction of fuel.
Claims (6)
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